? ? ? ? 今天介紹的病毒是大腸桿菌T7噬菌體(T7 Virus、Bacteriophage?T7)。

簡介

? ? ? ?T7噬菌體(T7病毒)是一種噬菌體，一種感染細(xì)菌的病毒。它感染大腸桿菌的大多數(shù)菌株，并依賴這些宿主繁殖。T7噬菌體有一個裂解生命周期，這意味著它會破壞它感染的細(xì)胞。它還具有一些特性，使其成為實驗的理想噬菌體：它的純化和濃縮在化學(xué)分析中產(chǎn)生了一致的值；它可以通過暴露在紫外線下變得無傳染性；可用于噬菌體展示，克隆RNA結(jié)合蛋白。

病毒發(fā)現(xiàn)歷程

? ? ?? 在1945年Demerec和Fano的一項研究中，T7噬菌體被用來描述在大腸桿菌上裂解生長的七種噬菌體類型之一(T1到T7)。雖然這7種噬菌體的編號都是隨意的，但T奇數(shù)噬菌體后來被發(fā)現(xiàn)具有與T偶噬菌體相同的形態(tài)學(xué)和生化特征。德裔美國生物物理學(xué)家Max Delbrück在20世紀(jì)30年代末研究了同一種病毒，稱之為δ噬菌體，法裔加拿大微生物學(xué)家Félix d’herelle可能在20世紀(jì)20年代研究了它的近親。

宿主

? ? ?? T7噬菌體在大腸桿菌的粗糙菌株(即表面沒有全長o抗原多糖的菌株)和其他一些腸道細(xì)菌上生長，但其近親也會感染光滑甚至有莢膜的菌株。與其他類似的噬菌體相比，大腸桿菌對T7噬菌體的抗性更強(qiáng)。

病毒學(xué)特征

? ? ? ?T7噬菌體具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)對稱性，噬菌體的衣殼為二十面體，呈T=7對稱。頭部直徑60納米，尾部直徑為19納米，長28.5納米，附著在衣殼上。感染時從衣殼中的蛋白質(zhì)導(dǎo)致病毒DNA進(jìn)入細(xì)胞時結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變。

病毒基因組

? ? ? ?T7噬菌體的基因組是最早完全測序的基因組之一，發(fā)表于1983年。噬菌體顆粒的頭部包含約40 kbp的dsDNA基因組，編碼55種蛋白質(zhì)。該基因組的特征是有許多重疊的基因，通過“重構(gòu)”基因組來產(chǎn)生T7.1，這些重疊基因被部分移除。

病毒生活史

? ? ? ?T7噬菌體在37?C下的生命周期為17 min，即從侵染宿主細(xì)胞到釋放新的噬菌體裂解的時間。由于潛伏期短，大多數(shù)生理研究都是在30?C條件下進(jìn)行的，感染細(xì)胞在30分鐘后溶解。然而，在37?C條件下，在最優(yōu)條件下，在豐富的培養(yǎng)基結(jié)果中生長，T7的高適應(yīng)度菌株僅為~11分鐘。這種適應(yīng)的噬菌體可以在一個小時的生長時間內(nèi)有效地擴(kuò)大其數(shù)量超過10兆數(shù)量級(10^13，1兆=10^12)。

入侵細(xì)胞

? ? ? ?T7噬菌體能夠識別大腸桿菌細(xì)胞表面的特定受體，并通過其病毒尾部纖維與細(xì)胞表面結(jié)合。在某些T7噬菌體菌株中，尾部纖維被尾刺取代，尾刺通過酶活性降解細(xì)胞表面的O或K抗原。

? ? ? ?吸附和滲透過程使用溶菌酶在細(xì)菌細(xì)胞壁的肽聚糖層中創(chuàng)建一個開口，允許將病毒DNA轉(zhuǎn)移到細(xì)菌中。T7樣噬菌體的短而粗短的尾巴太短而無法跨越細(xì)胞的包膜，在感染開始時，為了將噬菌體基因組注射到細(xì)胞內(nèi)，病毒粒子蛋白必須首先從尾巴尖端形成一條通道進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。隨后，噬菌體釋放5種開始病毒基因組復(fù)制和叫停宿主活動所需的蛋白質(zhì)。

? ? ? ?T7噬菌體已經(jīng)進(jìn)化到可以推翻宿主細(xì)菌的幾種防御機(jī)制，包括肽聚糖細(xì)胞壁和CRISPR系統(tǒng)，一旦T7噬菌體插入病毒基因組，宿主基因組的DNA復(fù)制過程停止，病毒基因組復(fù)制開始。

? ? ? ?在最佳條件下，T7噬菌體可在25分鐘內(nèi)完成裂解過程，導(dǎo)致大腸桿菌死亡。在裂解時，該病毒可產(chǎn)生100多個子代。

Gp5(T7DNA聚合酶)

? ? ? ? Gp5是T7噬菌體的DNA聚合酶。T7聚合酶利用大腸桿菌的內(nèi)源性氧化還原蛋白硫氧還蛋白(一種氧化還原蛋白)作為噬菌體DNA復(fù)制過程中的滑動DNA鉗(盡管硫氧還蛋白通常具有不同的功能)。滑動鉗的功能是將聚合酶固定在DNA上，從而提高合成速度。

T7啟動子、T7終止子與T7RNA聚合酶

? ? ? 由于T7RNA聚合酶對T7啟動子序列與T7終止子序列具有極高的親和力，因此具有較高的表達(dá)水平，在分子生物學(xué)中被廣泛應(yīng)用。

T7啟動子序列(加粗藍(lán)色為轉(zhuǎn)錄起始序列)：

TAATACGACTCACTATAGGG

T7終止子序列：

CTAGCATAACCCCTTGGGGCCTCTAAACGGGTCTTGAGGGGTTTTTTG