El bacteriófago Qbeta ( Qubevirus durum ), comúnmente conocido como Qbeta o Qβ, es un virus de ARN de cadena positiva que infecta bacterias que tienen pili F , más comúnmente Escherichia coli . Su genoma lineal está empaquetado en una cápside icosaédrica con un diámetro de 28 nm. [1] El bacteriófago Qβ ingresa a su célula huésped después de unirse al costado del F-pilus. [2]
Qubevirus duro | |
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TEM del bacteriófago Qβ unido al pilus de E. coli y su genoma | |
Clasificación de virus | |
(no clasificado): | Virus |
Reino : | Riboviria |
Reino: | Orthornavirae |
Filo: | Lenarviricota |
Clase: | Leviviricetes |
Pedido: | Norzivirales |
Familia: | Fiersviridae |
Género: | Qubevirus |
Especies: | Qubevirus duro |
Virus de miembros | |
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Genética
El genoma de Qβ tiene aproximadamente 4.217 nucleótidos , dependiendo de la fuente que secuenció el virus. Qβ se ha aislado en todo el mundo, varias veces, con varias subespecies que codifican proteínas casi idénticas pero que pueden tener secuencias de nucleótidos muy diferentes.
El genoma tiene tres marcos de lectura abiertos que codifican cuatro proteínas : la proteína A2 de maduración / lisis ; la proteína de la capa ; una lectura de un codón de parada con fugas en la proteína de la cubierta, llamado A1; y la subunidad β de una ARN polimerasa dependiente de ARN (RdRp) denominada replicasa. El genoma está muy estructurado, regula la expresión génica y se protege a sí mismo de las RNasas del huésped . [2]
Proteína de capa A1
Hay aproximadamente 178 copias de la proteína de la cubierta y / o A1 en la cápside.
Replicasa / RdRp
La ARN polimerasa dependiente de ARN que replica las cadenas de ARN positivas y negativas es un complejo de cuatro proteínas: la subunidad beta catalítica (replicasa, P14647 ) está codificada por el fago, mientras que las otras tres subunidades están codificadas por el genoma bacteriano: alfa subunidad (proteína ribosómica S1), subunidad gamma ( EF-Tu ) y subunidad delta ( EF-Ts ). [3]
Se ha resuelto la estructura de la Qbeta RNA replicasa ( PDB : 3AGP , 3AGQ ). Las dos proteínas EF sirven como acompañantes tanto para la replicasa como para el producto de ARN. [4] De hecho, la Qbeta polimerasa pura no es lo suficientemente soluble como para producirse en grandes cantidades, y en su lugar se suele utilizar una proteína de fusión construida a partir de la replicasa y las dos subunidades EF. La fusión puede funcionar independientemente de la proteína ribosómica S1. [5]
Proteína A2 de maduración / lisis
Todos los fagos de ARN de cadena positiva codifican una proteína de maduración, cuya función es unirse al pilus del hospedador y al ARN viral. [6] La proteína de maduración se denomina así, ya que los mutantes ámbar en la proteína de maduración no pueden infectar a su huésped o son "inmaduros". Para el bacteriófago MS2 + ssRNA relacionado , se demostró que la proteína de maduración era absorbida por el huésped junto con el RNA viral y la proteína de maduración se escindió posteriormente. [7]
En el bacteriófago MS2 , la proteína de maduración se llama proteína A, ya que pertenece al primer marco de lectura abierto en el ARN viral. En Qβ, inicialmente se pensó que la proteína A era A1, ya que es más abundante dentro del virión y también es necesaria para la infección. [8] Sin embargo, una vez que se determinó la secuencia de Qβ, se reveló que A1 era una lectura del codón de parada con fugas.
A2 es la proteína de maduración de Qβ y tiene la función adicional de ser la proteína de lisis. [9]
El mecanismo de lisis es similar al de la penicilina ; A2 inhibe la formación de peptidoglicano al unirse a MurA, que cataliza el primer paso comprometido enzimáticamente en la biosíntesis de la pared celular. [10]
Experimentos
Sol Spiegelman utilizó ARN del bacteriófago Qβ en experimentos que favorecían una replicación más rápida y, por lo tanto, hebras más cortas de ARN. Terminó con el monstruo de Spiegelman, una cadena de ARN mínima de solo 218 nucleótidos que puede ser replicada por la Qβ replicasa. [11]
Referencias
- ^ Gorzelnik KV, Cui Z, Reed CA, Jakana J, Young R, Zhang J (octubre de 2016). "La estructura asimétrica crio-EM del canónico Allolevivirus Qβ revela una proteína de maduración única y el ssRNA genómico in situ" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 113 (41): 11519-11524. doi : 10.1073 / pnas.1609482113 . PMC 5068298 . PMID 27671640 .
- ^ a b Kashiwagi A, Yomo T (agosto de 2011). "Cambios fenotípicos y genómicos en curso en la coevolución experimental de ARN bacteriófago Qβ y Escherichia coli" . PLoS Genetics . 7 (8): e1002188. doi : 10.1371 / journal.pgen.1002188 . PMC 3150450 . PMID 21829387 .
- ^ van Duin J, Tsareva N (2006). "Fagos de ARN monocatenario. Capítulo 15". En Calendar RL (ed.). Los bacteriófagos (segunda ed.). Prensa de la Universidad de Oxford. pp. 175 -196. ISBN 978-0195148503.
- ^ Takeshita D, Tomita K (septiembre de 2010). "Ensamblaje de la ARN polimerasa viral Q {beta} con factores de elongación de traducción del huésped EF-Tu y -Ts" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 107 (36): 15733–8. doi : 10.1073 / pnas.1006559107 . PMC 2936634 . PMID 20798060 .
- ^ Kita H, Cho J, Matsuura T, Nakaishi T, Taniguchi I, Ichikawa T, Shima Y, Urabe I, Yomo T (mayo de 2006). "Qbeta replicasa funcional que fusiona genéticamente las subunidades esenciales EF-Ts y EF-Tu con la subunidad beta". Revista de Biociencia y Bioingeniería . 101 (5): 421–6. doi : 10.1263 / jbb.101.421 . PMID 16781472 .
- ^ Rūmnieks J, Tārs K (2018). Harris RJ, Bhella D (eds.). "Interacciones proteína-ARN en los bacteriófagos de ARN monocatenario". Bioquímica subcelular . Springer Singapur. 88 : 281-303. doi : 10.1007 / 978-981-10-8456-0_13 . ISBN 9789811084553. PMID 29900502 .
- ^ Paranchych W, Ainsworth SK, Dick AJ, Krahn PM (septiembre de 1971). "Etapas en la infección del fago R17. Eclipse del fago V. y el papel de F pili". Virología . 45 (3): 615-28. doi : 10.1016 / 0042-6822 (71) 90176-0 . PMID 4108185 .
- ^ Moore CH, Farron F, Bohnert D, Weissmann C (septiembre de 1971). "Posible origen de una proteína específica de virus menor (A1) en partículas Q-beta". Naturaleza . 234 (50): 204–6. doi : 10.1038 / newbio234204a0 . PMID 5288806 .
- ^ Winter RB, Gold L (julio de 1983). "La sobreproducción de la proteína de maduración beta (A2) del bacteriófago Q conduce a la lisis celular". Celular . 33 (3): 877–85. doi : 10.1016 / 0092-8674 (83) 90030-2 . PMID 6871998 .
- ^ Cui Z, Gorzelnik KV, Chang JY, Langlais C, Jakana J, Young R, Zhang J (octubre de 2017). "Las estructuras de los viriones Qβ, las partículas similares a los virus y el complejo Qβ-MurA revelan las proteínas de la cubierta interna y el mecanismo de lisis del huésped" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 114 (44): 11697-11702. doi : 10.1073 / pnas.1707102114 . PMC 5676892 . PMID 29078304 .
- ^ Dawkins, Richard ; Wong, Yan (2016). El cuento del antepasado . ISBN 978-0544859937.