Ð?а Ñ?той микрофотографии, Ñ?деланной при помощи криоÑ?лектронного микроÑ?копа, запечатлена икоÑ?аÑ?дричеÑ?каÑ? головка бактериофага (вируÑ?а, поражающего бактерии) Т4. Т4 Ñ?пециализируетÑ?Ñ? на Ñ?нтеробактериÑ?Ñ…, в том чиÑ?ле на кишечной палочке (Escherichia coli). Ðто довольно крупный бактериофаг, его ширина Ñ?оÑ?тавлÑ?ет примерно 90 нм, а длина — 200 нм. КраÑ?ные Ñ?гуÑ?тки внутри головки на фото — Ñ?то плотно упакованнаÑ? ДÐ?К. СобÑ?твенно, кроме ДÐ?К в головке фага ничего и нет, только белковаÑ? оболочка — капÑ?ид.
Геном фага Т4 огромен, он Ñ?одержит 168 903 пар нуклеотидов — вÑ?его в 30 раз меньше, чем геном его хозÑ?ина, кишечной палочки Escherichia coli. ДлÑ? Ñ?равнениÑ?, длина генома папилломавируÑ?а человека — 8000 пар нуклеотидов. Что же кодирует такаÑ? длиннаÑ? ДÐ?К бактериофага и как она вообще умещаетÑ?Ñ? в головку вируÑ?а?
Фаг Т4 — один из Ñ?амых Ñ?ложно уÑ?троенных вируÑ?ов. Он неÑ?ет в Ñ?воей ДÐ?К около 300 белок-кодирующих генов, причем из них только 69 необходимы ему длÑ? выживаниÑ? в Ñ?тандартных уÑ?ловиÑ?Ñ… лаборатории. БольшинÑ?тво белков фага Т4 не похожи на извеÑ?тные белки других организмов. Ð?о еÑ?Ñ‚ÑŒ и такие, чьи родÑ?твенники найдены у прокариот и Ñ?укариот. Функции многих белков Ñ?того вируÑ?а до Ñ?их пор не уÑ?тановлены, одна только головка Ñ?оÑ?тоит по крайней мере из 12 типов белков. Кроме белков, ДÐ?К бактериофага кодирует неÑ?колько транÑ?портных Ð Ð?К и коротких регулÑ?торных Ð Ð?К — Ñ?войÑ?тво, обычное длÑ? Ñ?амоÑ?тоÑ?тельных организмов, но не раÑ?проÑ?траненное Ñ?реди вируÑ?ов.
Модель бактериофага Т4, разными цветами показаны белки. От головки вируÑ?а отходит длиннаÑ? трубка — белковый чехол хвоÑ?та. Снизу к чехлу прикреплена базальнаÑ? плаÑ?тинка Ñ? шипами (фиолетоваÑ?), от которой отходÑ?Ñ‚ «ножки» — фибриллÑ?рные нити, Ñ? их помощью вируÑ? удерживаетÑ?Ñ? на бактерии. Когда бактериофаг закреплÑ?етÑ?Ñ? на клеточной Ñ?тенке жертвы, чехол Ñ?окращаетÑ?Ñ?, находÑ?щийÑ?Ñ? внутри Ñ?тержень пробивает Ñ?тенку и впрыÑ?кивает нуклеиновую киÑ?лоту из головки внутрь клетки бактерии. Изображение Ñ? Ñ?айта prophage.blogspot.com
Ð’ ходе инфекции бактериофаг Т4 полноÑ?тью переключает работу клеточных Ñ?иÑ?тем хозÑ?ина на Ñ?вои нужды. Ð’ Ñ?том паразиту помогают Ñ?обÑ?твенные ферменты длÑ? Ñ?интеза нуклеотидов, репликации (удвоениÑ?) и репарации (починки от повреждений) ДÐ?К и множеÑ?тво других белков. Ð?апример, у Т4 еÑ?Ñ‚ÑŒ белок, который попадает в бактерию вмеÑ?те Ñ? ДÐ?К фага и на ранних Ñ?тапах инфекции модифицирует Ð Ð?К-полимеразу (оÑ?новной белок транÑ?крипции — «перепиÑ?ываниÑ?» генетичеÑ?кой информации Ñ? ДÐ?К на Ð Ð?К) бактерии так, что фермент охотнее взаимодейÑ?твует Ñ? ДÐ?К вируÑ?а, чем Ñ? ДÐ?К клетки. Ðто Ñ?поÑ?обÑ?твует Ñ?интезу белков, необходимых фагу в начале инфекции. Позже другой белок модифицирует полимеразу так, что она начинает охотнее взаимодейÑ?твовать Ñ? генами фага Т4, нужными на Ñ?ледующем Ñ?тапе. И наконец, поÑ?ле очередной модификации, Ð Ð?К-полимераза бактерии начинает взаимодейÑ?твовать Ñ? так называемыми «поздними» генами Т4.
Другой интереÑ?ный пример — белок, который вÑ?траиваетÑ?Ñ? во внутреннюю мембрану клетки-хозÑ?ина (у кишечной палочки, как у любой уважающей Ñ?ебÑ? грамотрицательной бактерии, еÑ?Ñ‚ÑŒ две клеточные мембраны) и не дает генетичеÑ?кой информации других бактериофагов попаÑ?Ñ‚ÑŒ внутрь. ЕÑ?Ñ‚ÑŒ у Т4 и белки, разрезающие ДÐ?К бактерии-хозÑ?ина и проникших в нее других бактериофагов. С ДÐ?К Т4 Ñ?ти белки они не Ñ?вÑ?зываютÑ?Ñ?, поÑ?кольку в ее Ñ?оÑ?тав вмеÑ?то нуклеотида цитозина входит модифицированный гидрокÑ?иметилцитозин.
Отдельного виманиÑ? заÑ?луживают белки, необходимые длÑ? Ñ?интеза новых вирионов (вируÑ?ных чаÑ?тиц) и длÑ? упаковки в них ДÐ?К. Более 40% белков фага Т4 вовлечены в Ñ?борку вириона, Ñ?оÑ?тоÑ?щего из головки и Ñ?окращающегоÑ?Ñ? хвоÑ?та Ñ? хвоÑ?товыми нитÑ?ми длÑ? прикреплениÑ? к бактерии. Вирион уÑ?троен так Ñ?ложно, что у Т4 еÑ?Ñ‚ÑŒ Ñ?пециальные «белки Ñ?троительных леÑ?ов», Ñ?оздающие каркаÑ? длÑ? Ñ?борки головки и удалÑ?ющиеÑ?Ñ? из нее при Ñ?озревании.
Пока точно не извеÑ?тно, каким образом наÑ?только огромнаÑ? молекула ДÐ?К укладываетÑ?Ñ? в вируÑ?ной головке. Зато извеÑ?тно, что она затаÑ?киваетÑ?Ñ? внутрь дейÑ?твием белкового «мотора», что Ñ?опрÑ?жено Ñ? гидролизом «Ñ?нергетичеÑ?кой молекулы» — Ð?ТФ. ВеÑ?ÑŒ геном Т4 проталкиваетÑ?Ñ? в головку за пÑ?Ñ‚ÑŒ минут.
Ученые уже пытаютÑ?Ñ? «научить» Т4 упаковывать в Ñ?вою головку чужеродные нуклеиновые киÑ?лоты или белки. Предполагают, что таким образом можно доÑ?тавлÑ?Ñ‚ÑŒ молекулÑ?рные грузы в конкретные Ñ?укариотичеÑ?кие клетки.
(Фото Ñ? Ñ?айта cgl.ucsf.edu.)
ОтÑ?юда
