P1噬菌体 - 概述

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简介

噬菌体通过两种途径复制自身，即裂解循环和溶源循环。这两个循环的区别在于，在裂解阶段，噬菌体组装其颗粒并导致宿主细菌破裂，而在溶源循环中，噬菌体将其一段DNA整合到宿主基因组中，并在细菌分裂时传递给其他世代。

溶源循环也称为温和阶段，噬菌体P1就是这样一种表现出溶源性的病毒。在本节中，我们将讨论P1噬菌体的结构、基因组和意义。

P1噬菌体 - 概述

温和噬菌体具有将其遗传物质片段整合到宿主基因组中的独特能力，通过这样做，噬菌体成为前噬菌体，其重组基因组称为溶源菌。在有利条件下，噬菌体可能会切换到裂解循环，通过破坏宿主细胞释放自身。

噬菌体P1或P1噬菌体也是一种感染大肠杆菌和某些其他细菌的温和噬菌体。与其他温和噬菌体不同的是，它不像噬菌体λ那样将其遗传物质整合到宿主基因组中，而是以质粒的形式存在并独立于宿主基因组复制。

P1噬菌体的结构

P1噬菌体的结构与T4噬菌体相似。它由三个部分组成，即头部、颈部和尾部。

头部

它由一个二十面体头部组成，将病毒的双链DNA包裹在称为衣壳的蛋白质外壳内。头部的一侧连接到尾部。

颈部

颈部连接到头部的底部，由收缩膜环组成。颈部有助于在病毒组装过程中连接尾部纤维。

尾部

P1包含两套完整的尾部纤维。每一套识别细菌细胞表面不同的受体。尾部有助于宿主细胞膜的附着和穿透。这部分P1对于感染非常关键。

P1噬菌体的基因组

• 与T4和λ等其他温和噬菌体相比，P1的长度中等，接近93千碱基。

• P1噬菌体的遗传物质是双链DNA，在宿主外部呈线性，但一旦噬菌体进入宿主细胞，它就会环化并呈现质粒的形状。

• 末端冗余 - 有时由于存在连接体DNA链，病毒DNA的长度看起来比实际长，这使得DNA分子的末端相同且长度为110千碱基。这种现象称为末端冗余。

• P1噬菌体的基因组可以编码5个非翻译基因和112种蛋白质。

P1噬菌体生命周期

以下是P1噬菌体生命周期中涉及的步骤

附着和穿透

P1借助尾部纤维附着在细菌细胞表面。然后，借助尾部纤维上的收缩膜，它将遗传物质注入宿主。

在下一步中，cre酶由病毒DNA编码，结合末端冗余碱基，导致P1噬菌体的双链线性DNA环化。

病毒保持在裂解循环中或进入溶源阶段，具体取决于P1存在的生理条件。

溶源阶段

由于质粒的大小很大，由于末端冗余，P1噬菌体质粒的拷贝数相对较低。

保持较低的拷贝数非常重要，以减少对溶源菌的代谢负担。

尽管质粒的拷贝数很低，这降低了其传递到子细菌细胞的机会，但病毒有独特的解决方案来缓解这个问题，方法是 -

• 杀死丢失质粒的子细胞。

• 借助Cre-lox重组快速解开缠绕的质粒。

• 通过严格调节复制过程，确保每次宿主细胞分裂时，质粒也随之分裂。

裂解阶段

病毒质粒的复制是双向的，并通过滚环机制发生。

一旦复制完成并组装了病毒颗粒，就会启动裂解阶段，导致宿主细胞的破坏和病毒颗粒的释放，整个循环重复。

P1噬菌体的意义

• P1噬菌体引起了科学家的极大兴趣，因为它可以通过转导过程将DNA从一个细菌转移到另一个细菌。

• 由于它可以携带大的DNA片段，因此P1噬菌体可用作克隆实验中的克隆载体。

• Cre重组酶由P1噬菌体合成，用于时间特异性和细胞特异性重组程序。

结论

噬菌体P1也称为P1噬菌体，是一种温和或溶源性噬菌体。它与同一类的其他噬菌体不同，因为它不会将其遗传物质整合到宿主基因组中。它将线性DNA环化形成质粒，并确保其在宿主细胞分裂时自我复制，以便将其传递给其他世代。

一旦所有病毒颗粒都组装完毕，它就会切换到裂解阶段并感染其他细菌。P1非常重要，因为它可以通过转导将DNA从一个细胞转移到另一个细胞。最近，它们已被用作人工克隆载体，并且它们也一直是其他重组程序的重要研究对象。