P1-faagi on lauhkea , joka infektoi Escherichia colia ja joitain muita bakteereja . Lysogeenisen syklin aikana faagigenomi esiintyy plasmidina bakteereissa [1] , toisin kuin muut faagit (esimerkiksi lambda-faagi ), jotka ovat integroituneet isännän DNA:han. P1:llä on ikosaedrinen pää, joka sisältää DNA:ta kiinnittyneenä supistuvaan häntään, jossa on kuusi häntäkuitua. P1 - faagi on herättänyt tutkijoiden kiinnostusta , koska sitä voidaan käyttää DNA : n siirtämiseen bakteerisolusta toiseen prosessissa , joka tunnetaan nimellä transduktio . Replikoituessaan lyyttisen syklinsä aikana se vangitsee fragmentteja isännän kromosomista. Jos saatuja viruspartikkeleita käytetään toisen isännän infektoimiseen, siepatut DNA-fragmentit voidaan integroida uuden isännän genomiin. Tätä in vivo -geenitekniikan menetelmää on käytetty laajasti useiden vuosien ajan ja käytetään edelleen, vaikkakin vähäisemmässä määrin. P1:tä voidaan käyttää myös P1-peräisen keinotekoisen kromosomin kloonausvektorin luomiseen , joka voi kuljettaa suhteellisen suuria DNA-fragmentteja. P1 koodaa Cre-kohtaspesifistä rekombinaasia, jota käytetään laajasti ohjaamaan soluspesifistä tai aikaspesifistä DNA-rekombinaatiota reunustamalla kohde-DNA:ta loxP -kohdista (katso Cre-Lox-rekombinaatio ).
Virioni on rakenteeltaan samanlainen kuin T4-faagi , mutta yksinkertaisempi [2] . Sillä on ikosaedrinen pää [3] , joka sisältää genomin, joka on kiinnitetty yhdestä kärjestä häntään. Hännässä on putki, jota ympäröi supistava vaippa. Se päättyy pohjalevyyn, jossa on kuusi häntäkuitua. Hännän kuidut osallistuvat isännän kiinnittymiseen ja spesifisyyteen.
P1-faagin genomi on kohtalaisen suuri, noin 93 kbp. [2] pituudeltaan (verrattuna genomeihin, esimerkiksi T4 - 169 Kb, lambda - 48 Kb ja Ff - 6,4 Kb). Viruspartikkelissa se on lineaarinen kaksijuosteinen DNA-molekyyli. Kun se on viety isäntään, se kiertää ja replikoituu plasmidina.
Viruspartikkelissa DNA-molekyyli on pidempi (110 kb) kuin genomin todellinen pituus. Se luodaan leikkaamalla sopivan kokoinen fragmentti konkatemeerisen DNA:n juosteesta, jossa on useita genomin kopioita (katso alla olevasta lyysiä koskevasta osiosta, kuinka tämä tehdään). Tästä johtuen DNA-molekyylin päät ovat identtiset. Tätä kutsutaan terminaalin redundanssiksi. Tämä on tärkeää isännän pyöreälle DNA:lle. Toinen seuraus DNA:n leikkaamisesta konkatemeerista on, että tietty lineaarinen molekyyli voi alkaa mistä tahansa pyöreän genomin kohdasta. Tätä kutsutaan sykliseksi permutaatioksi.
Genomi on erityisen runsaasti Chi-sekvenssejä, jotka bakteerirekombinaasi RecBCD tunnistaa . Genomi sisältää kaksi replikaation aloituskohtaa: oriR, joka replikoi sitä lysogeenisen syklin aikana, ja oriL, joka replikoi sitä lyyttisessä vaiheessa. P1-genomi koodaa kolmea tRNA:ta, jotka ilmentyvät lyyttisessä vaiheessa.
Proteomi : P1-genomi koodaa 112 proteiinia ja 5 transloimatonta geeniä, jotka ovat noin kaksi kertaa lambda-bakteriofagin kokoisia [2] .
Faagipartikkeli adsorboituu bakteerin pintaan käyttämällä häntäprosesseja spesifisyyden vuoksi. Häntäkuori kutistuu ja faagi-DNA ruiskutetaan isäntäsoluun. Isäntä-DNA:n rekombinaatiomekanismi tai virus-DNA:sta transloitunut cre-entsyymi yhdistää terminaalisesti redundantit päät ja tekee genomista pyöreän. Erilaisista fysiologisista signaaleista riippuen faagi voi siirtyä välittömästi lyyttiseen vaiheeseen tai siirtyä lysogeeniseen tilaan.
Häntäprosesseja koodaavalla geenillä on joukko sekvenssejä, jotka voivat kohdistaa paikkaspesifisen rekombinaasin Cin . Tämä saa proteiinin C-pään vaihtamaan kahden vaihtoehtoisen muodon välillä alhaisella taajuudella. Viruksen häntäsäikeet ovat vastuussa isäntäreseptoriin sitoutumisen spesifisyydestä. Viruksen häntäkuitukohteet ovat jatkuvassa valinnassa kehittyäkseen ja välttääkseen sitoutumisen. Tämä hännän rekombinaation monimuotoisuusmenetelmä antaa viruksen pysyä bakteerin mukana [4] . Tällä järjestelmällä on läheinen sekvenssihomologia ei-sukuisten faagien, kuten mu- ja lambda -faagien, häntäkuitujen rekombinaatiojärjestelmiin .
P1-faagigenomi säilyy bakteereissa alhaisen kopion plasmidina. Plasmidin suhteellisen suuri koko vaatii [2] pitämään kopioluvun alhaisena, jotta siitä ei tule liikaa metabolista taakkaa niin kauan kuin se on lysogeeni. Koska plasmidista on yleensä vain yksi kopio bakteerigenomia kohden, on suuri mahdollisuus, että plasmidia ei siirretä molempiin tytärsoluihin. P1-plasmidi taistelee tätä vastaan useilla tavoilla:
Plasmidilla P1 on erillinen replikaation lähde (oriL), joka aktivoituu lyyttisen syklin aikana. Replikointi alkaa normaalilla kaksisuuntaisella theta-replikaatiolla oriL:ssä, mutta myöhemmin, lyyttisessä vaiheessa, se siirtyy rullaavaan ympyrän replikointitekniikkaan isäntärekombinaatiomekanismin avulla [2] [7] [8] . Tämä johtaa siihen, että useita kopioita genomista on läsnä yhdessä lineaarisessa DNA-molekyylissä, jota kutsutaan konkatemeeriksi. Konkatemeerin pää katkaistaan tietyssä paikassa, jota kutsutaan pac - paikaksi tai pakkauspaikaksi [9] . Tätä seuraa DNA:n pakkaaminen päihin, kunnes ne ovat täynnä. Loput konkatetrista, joka ei mahdu yhteen päähän, erotetaan ja laite alkaa pakata sitä uuteen päähän. Leikkauksen sijainti ei riipu järjestyksestä. Jokainen pää sisältää noin 110 kb. DNA [9] , joten kussakin päässä on hieman enemmän kuin yksi täydellinen kopio genomista (~90 kb), kun taas kunkin pään juosteen päät ovat identtiset. Uuden solun infektion jälkeen isännän rekombinaatiomekanismi käyttää tätä terminaalista redundanssia genomin syklisoimiseen, jos siitä puuttuu kaksi kopiota lox-lokuksesta [1] [9] . Jos läsnä on kaksi lox-kohtaa (yksi redundantin pään kummassakin päässä), syklisointi suoritetaan cre-rekombinaasilla.
Kun täydelliset virionit on koottu, isäntäsolu hajotetaan, jolloin viruspartikkelit vapautuvat.
Giuseppe Bertani löysi P1:n vuonna 1951 Salvador Lurian laboratoriossa , mutta tätä faagia tutkittiin vähän, kunnes Ed Lennox, joka myös työskenteli Lurian ryhmässä, osoitti vuosina 1954-1955, että se voi siirtää geneettistä materiaalia isäntäbakteerien välillä. Tämä löytö johti faagin käyttöön geneettiseen vaihtoon ja E. colin genomin kartoittamiseen ja stimuloi sen jatkotutkimusta malliorganismina [2] [10] [11] . 1960-luvulla Hideo Ikeda ja Jun-ichi Tomizawa osoittivat, että faagi-DNA-genomi on lineaarinen ja kaksijuosteinen, jonka päissä on redundanssia. 1970-luvulla Nat Sternberg luonnehti Crelox -paikkaspesifistä rekombinaatiojärjestelmää , joka sallii lineaarisen genomin kiertää plasmidin muodostamiseksi infektion jälkeen. 1980-luvulla Sternberg kehitti P1:n vektorin eukaryoottisen DNA:n suurten fragmenttien kloonaamiseen [10] . Michael Yarmolinsky ja Małgorzata Lobotskaya julkaisivat vuonna 1993 osittaiseen DNA-sekvenssiin perustuvan P1-geenin kartan, ja Lobotskaya ja kollegat sekvensoivat genomin kokonaan vuonna 2004 [1] [11] .
| Nukleiinihappotyypit _ | ||||
|---|---|---|---|---|
| Typpipitoiset emäkset | ||||
| Nukleosidit | ||||
| Nukleotidit | ||||
| RNA | ||||
| DNA | ||||
| Analogit | ||||
| Vektorityypit _ |
| |||
| ||||