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丝状噬菌体的基因与蛋白质

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丝状噬菌体的基因与蛋白质
丝状噬菌体(filamentousphage)是一类大肠杆菌的噬菌体,细丝状,直径约6nm,长度约1um。用于噬菌体肽库展示的主要是Ff组的M13、f1、fd等噬菌体,这3类噬菌体的亲缘关系十分密切,核酸序列有98%以上的同源性,病毒粒子的大小和结构非常相似,生活周期也相同。

这些噬菌体为雄性特异性噬菌体,只能感染有F性因子或F,因子的雄性大肠杆菌菌株,但噬菌体的基因组能够转化无F因子的大肠杆菌。

噬菌体基因组为环状单链DNA分子,野生型噬菌体则由6 408个核苷酸组成,共有11个编码基因,编码区占整个基因组的90%以上,在基因gⅢ与基因gⅧ之间以及基因gⅡ与基因gⅣ之间存在着非编码基因间隔区,为调控序列。蛋白质表达量大的如pⅧ之前其启动子则较强,反之则较弱如pⅢ。

野生型丝状噬菌体的基因图谱

噬菌体基因组DNA的11个编码基因分别编码11种蛋白质,根据这些蛋白质的功能,可以分成3类。

(1)为噬菌体DNA复制所必需的蛋白:pⅡ、pV和pX。

(2)为构成噬菌体颗粒的结构蛋白:pⅢ、pⅥ、pⅦ、pⅧ和pⅨ,其中pⅧ是构成整个病毒颗粒的主要衣壳蛋白(major coa tprotein),每个噬菌体约有2 670个拷贝。

而pⅢ、pⅥ、pⅦ和pⅨ为次要衣壳蛋白(minor coat protein),分别位于噬菌体颗粒的两端,头部为5个拷贝的pⅢ和pⅥ,当噬菌体感染时与大肠杆菌表面结合;另一端尾部则为5个拷贝的pⅦ和pⅨ,与噬菌体颗粒的组装和稳定有关
(3)为与噬菌体颗粒组装和输出相关的蛋白质:pI、pⅣ和pⅪ。

噬菌体的基因及其编码蛋白

基因
成熟蛋白(氨基酸数)
相对分子质量
功 能
gl
pI:装配蛋白(348)
39 502
通过识别噬菌体DNA中的包装信号起始装配
gⅡ
pⅡ:复制蛋白(410)
46137
起始噬菌体DNA复制,并具有连接酶活性
gⅢ
pⅢ:次要衣壳蛋白(406)
42 502
位于病毒颗粒头端,在噬菌体入侵时识别并吸附细菌的性纤毛
gⅣ
pⅣ:组装蛋白(405)
43 476
参与噬菌体颗粒聚集后离开细菌的通道
gV
pV:DNA结合蛋白(87)
9 682
使噬菌体DNA移动至细菌的细胞膜
gⅥ
pⅥ:次要衣壳蛋白(112)
12 342
位于病毒颗粒头端,参与噬菌体颗粒聚集,与pⅢ形成复合物
gⅦ
pⅦ:次要衣壳蛋白(33)
3 559
与gⅨ形成复合物,位于病毒颗粒尾端,启动病毒的组装并维持其稳定
gⅧ
pⅧ:主要衣壳蛋白(50)
5 235
包裹噬菌体DNA,形成病毒颗粒
gⅨ
pⅨ:次要衣壳蛋白(32)
3 650
与gⅦ形成复合物,位于病毒颗粒尾端,启动病毒的组装并维持其稳定
gX
pX:复制蛋白(111)
12 672
噬菌体DNA复制
gⅪ
pⅪ:装配蛋白(108)
12 424
噬菌体装配
丝状噬菌体的基因组有一定弹性,插入较大的外源基因片段时,一般不会影响其复制 和包装,因而可以作为展示外源基因的良好载体。与噬菌体展示密切相关的主要是两种不 同的结构蛋白即pⅢ和pⅧ,少数采用pⅨ。

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