Bacteriófago MS2 - Bacteriophage MS2
| Emesvirus zinderi | |
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| Estructura de la cápside del bacteriófago MS2 . Los tres confórmeros cuasi-equivalentes están etiquetados con azul (cadena a), verde (cadena b) y magenta (cadena c) | |
Clasificación de virus 
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| (no clasificado): | Virus |
| Reino : | Riboviria |
| Reino: | Orthornavirae |
| Filo: | Lenarviricota |
| Clase: | Leviviricetes |
| Pedido: | Norzivirales |
| Familia: | Fiersviridae |
| Género: | Emesvirus |
| Especies: |
Emesvirus zinderi
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El bacteriófago MS2 ( Emesvirus zinderi ), comúnmente llamado MS2, es un virus de ARN monocatenario icosaédrico de sentido positivo que infecta la bacteria Escherichia coli y otros miembros de las Enterobacteriaceae . MS2 es miembro de una familia de virus bacterianos estrechamente relacionados que incluye el bacteriófago f2 , el bacteriófago Qβ , R17 y GA.
Historia
En 1961, MS2 fue aislado por Alvin John Clark y reconocido como un fago que contiene ARN muy similar al bacteriófago f2 .
En 1976, el genoma de MS2 fue el primer genoma en ser completamente secuenciado. Esto fue logrado por Walter Fiers y su equipo, basándose en su hito anterior en 1972 del primer gen en ser completamente secuenciado, la proteína de cubierta MS2. Estas secuencias se determinaron a nivel de ARN, mientras que el siguiente logro histórico, la secuencia del genoma del bacteriófago ΦX174 en 1977, se determinó utilizando ADN. El primer esfuerzo en un análisis estadístico del genoma de MS2 fue una búsqueda de patrones en la secuencia de nucleótidos. Se identificaron varias secuencias no codificantes; sin embargo, en el momento de esta investigación (1979), se desconocían las funciones de los patrones no codificantes.
Virología
Estructura
Un virión MS2 (partícula viral) tiene aproximadamente 27 nm de diámetro, según se determina mediante microscopía electrónica. Consiste en una copia de la proteína de maduración y 180 copias de la proteína de la cubierta (organizadas como 90 dímeros) dispuestas en una capa icosaédrica con un número de triangulación T = 3 , protegiendo el ARN genómico en su interior. El virión tiene un punto isoeléctrico (pI) de 3,9.
La estructura de la proteína de la cubierta es una hoja β de cinco hebras con dos hélices α y una horquilla . Cuando se ensambla la cápside , las hélices y la horquilla miran hacia el exterior de la partícula, mientras que la hoja β mira hacia el interior.
Genoma
| Gene | Tamaño | Producto genético | Automóvil club británico |
|---|---|---|---|
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estera
(MS2g1) |
1487 nt | maduración | 393 |
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cp
(MS2g2) |
510 nt | proteína de la capa | 130 |
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lys
(MS2g3) |
295 nt | proteína de lisis | 75 |
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reps
(MS2g4) |
2055 nt | RNA replicasa , | 545 |
El genoma de MS2 es uno de los más pequeños conocidos y consta de 3569 nucleótidos de ARN monocatenario. Codifica solo cuatro proteínas: la proteína de maduración (proteína A), la proteína de lisis , la proteína de la cubierta y la proteína replicasa . El gen que codifica la proteína de lisis ( lys ) se superpone tanto al extremo 3 'del gen corriente arriba ( cp ) como al extremo 5' del gen corriente abajo ( rep ), y fue uno de los primeros ejemplos conocidos de genes superpuestos . El genoma de ARN de hebra positiva sirve como ARN mensajero y se traduce tras el desencadenamiento viral dentro de la célula huésped. Aunque las cuatro proteínas están codificadas por el mismo ARN mensajero / viral, no todas se expresan en los mismos niveles; La expresión de estas proteínas está regulada por una interacción compleja entre la traducción y la estructura secundaria del ARN .
Ciclo vital
La MS2 infecta las bacterias entéricas que portan el factor de fertilidad (F) , un plásmido que permite que las células sirvan como donantes de ADN en la conjugación bacteriana . Los genes del plásmido F conducen a la producción de un pilus F , que actúa como receptor viral. La MS2 se adhiere al costado del pilus a través de su única proteína de maduración. Se desconoce el mecanismo preciso por el cual el ARN del fago ingresa a la bacteria.
Una vez que el ARN viral ha entrado en la célula, comienza a funcionar como ARN mensajero para la producción de proteínas de fagos. El gen de la proteína más abundante, la proteína de la cubierta, se puede traducir de inmediato. El inicio de la traducción del gen de la replicasa normalmente está oculto dentro de la estructura secundaria del ARN, pero puede abrirse transitoriamente a medida que los ribosomas atraviesan el gen de la proteína de la cubierta. La traducción de la replicasa también se detiene una vez que se han elaborado grandes cantidades de proteína de cubierta; Los dímeros de la proteína de la cubierta se unen y estabilizan la " horquilla del operador" del ARN , bloqueando el inicio de la replicasa. El inicio del gen de la proteína de maduración es accesible en el ARN que se replica pero está oculto dentro de la estructura secundaria del ARN en el ARN de MS2 completo; esto asegura la traducción de sólo unas pocas copias de proteína de maduración por ARN. Finalmente, el gen de la proteína de lisis solo puede ser iniciado por los ribosomas que han completado la traducción del gen de la proteína de la cubierta y "retroceden" al inicio del gen de la proteína de lisis, con una frecuencia de aproximadamente el 5%.
La replicación del genoma de MS2 de cadena positiva requiere la síntesis del ARN de cadena negativa complementario, que luego puede usarse como plantilla para la síntesis de un nuevo ARN de cadena positiva. La replicación de MS2 se ha estudiado mucho menos que la replicación del bacteriófago Qβ altamente relacionado , en parte porque la replicasa de MS2 ha sido difícil de aislar, pero es probable que sea similar.
Se cree que la formación del virión se inicia mediante la unión de la proteína de maduración al ARN de MS2; de hecho, el complejo de proteína de maduración y ARN es infeccioso. El ensamblaje de la cáscara o cápside icosaédrica de las proteínas de la cubierta puede ocurrir en ausencia de ARN; sin embargo, el ensamblaje de la cápside está nucleado por la unión del dímero de la proteína de la cubierta a la horquilla del operador, y el ensamblaje se produce a concentraciones mucho más bajas de proteína de la cubierta cuando está presente el ARN de MS2.
La lisis bacteriana y la liberación de viriones recién formados ocurre cuando se ha acumulado suficiente proteína de lisis. La proteína de lisis (L) forma poros en la membrana citoplásmica, lo que conduce a la pérdida del potencial de membrana y al deterioro de la pared celular . Se sabe que la proteína de lisis se une a DnaJ a través de un importante residuo P330. Un motivo dipéptido LS en la proteína L se encuentra en todo el género Levivirus y parece ser esencial para la actividad de lisis, aunque sus diferentes ubicaciones sugieren que han evolucionado de forma independiente.
Aplicaciones
Desde 1998, la horquilla del operador de MS2 y la proteína de la cubierta han encontrado utilidad en la detección de ARN en células vivas (ver marcado de MS2 ). La MS2 y otras cápsidas virales también se encuentran actualmente bajo investigación como agentes en aplicaciones de administración de fármacos, imágenes de tumores y recolección de luz.
MS2, debido a sus similitudes estructurales con los norovirus , sus condiciones óptimas de proliferación similares y su no patogenicidad para los seres humanos, se ha utilizado como sustituto de los norovirus en estudios de transmisión de enfermedades.
Ver también
Referencias
enlaces externos
- Genoma completo (también aísla R17 , DL16 y J20 )