Решение
Арбитриум — это вирусный пептид , продуцируемый бактериофагами для связи друг с другом и определения судьбы клеток-хозяев. [ 1 ] Его длина составляет шесть аминокислот (аа), поэтому его также называют гексапептидом. Он вырабатывается, когда фаг заражает бактериального хозяина. и сигнализирует другим фагам о том, что хозяин инфицирован.
Открытие
[ редактировать ]Впервые арбитриум был обнаружен командой под руководством Ротема Сорека , микробного генетика из Научного института Вейцмана в Израиле . [ 2 ] [ 3 ] Они изучали общение бактерий Bacillus subtilis — в частности, то, как бактерии, зараженные фагами, предупреждают близлежащие неинфицированные бактерии о присутствии этих вирусов. Они обнаружили, что фаги (штамм phi3T) общаются друг с другом, чтобы координировать свое заражение. [ 1 ] Кроме того, они обнаружили сходство между врожденной иммунной системой человека и системой защиты бактерий от фагов. Похоже, что компоненты иммунной системы произошли от бактериальной защитной системы. [ 4 ]
Механизм
[ редактировать ]Когда умеренные фаги инфицируют бактерию, они могут вступить либо в литический , либо в лизогенный путь. Литический путь заставляет хозяина производить и высвобождать вирионы-потомки, обычно при этом убивая его. Лизогенный путь предполагает внедрение вируса в хромосому бактерии. На более позднем этапе вирусный геном активируется и продолжает литический путь производства и высвобождения вирионов-потомков.
По крайней мере, некоторые фаги используют арбитриум для оценки распространенности свежих хозяев. Каждая инфекция вызывает выработку некоторого количества арбитража, а оставшиеся фаги измеряют концентрацию арбитража вокруг себя. Если концентрация арбитража слишком высока, это может указывать на то, что незараженные хосты заканчиваются. Затем вирусы переключаются с лизиса на лизогению, чтобы не истощить все доступные хозяева. [ 1 ]
По данным группы под руководством Альберто Марины из Биомедицинского института Валенсии в Испании, которая также изучает фаговую систему Bacillus subtilis/ SPbeta, арбитриум (AimP) связывается с транскрипционным фактором AimX AimR и подавляет активность AimX, отрицательного регулятора лизогения. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] С помощью той же системы Марина также показала, что арбитражный рецептор вируса взаимодействует не только с бактериальными генами, которые помогают ему размножаться, но и с несколькими другими участками ДНК. Он предположил, что сигналы арбитража могут изменять активность важных бактериальных генов. [ 1 ]
Совсем недавно другая группа в лаборатории Сорек, возглавляемая Авигайлом Стокар-Авихаилом и Ницаном Талем, продемонстрировала аналогичные системы у других видов бактерий Bacillus, патогенных видов Bacillus anthracis , Bacillus cereus и Bacillus thuringiensis . [ 8 ] Они предполагают, что «наличие пептидных систем связи среди фагов в более широком смысле еще предстоит изучить». [ 8 ]
Регулирование
[ редактировать ]
Белок арбитража синтезируется тремя генами: aimP, ответственным за кодирование пептида арбитража, aimR, ответственным за кодирование факторов транскрипции, которые связываются с aimP, и aimX, который продуцирует некодирующую РНК, подавляющую лизогению. Структура комплекса aimR пока неизвестна. В результате лизис вызывается механизмом, о котором мы до сих пор не знаем. Ген AimP кодирует пептид из 43 аминокислот (аа), который созревает в активную форму из 6 аминокислот (аа). Зрелый белок транспортируется к соседним бактериям с помощью транспортного канала олигопептид-пермеазы (ОРР). Транспортный канал OPP способен транспортировать пептиды внутри бактериальной клетки без определенного размера, состава, заряда или последовательности. [ 9 ] Попав внутрь, зрелый AimP связывается с рецептором AimR и регулирует его активность. В результате AimR теряет способность связываться с ДНК. Таким образом, AimX, экспрессии которого способствует AimR, также подавляется. [ 10 ] [ 6 ] [ 11 ]
На ранних стадиях заражения количество активных фагов довольно низкое. На данный момент пептид арбитража еще не присутствует, и AimR активирует экспрессию aimX. Это будет способствовать литическому циклу фага. После того как фаг реплицируется несколько раз, в среде накапливается AimP. Концентрация зрелого пептида AimP увеличивается до тех пор, пока не достигнет порогового уровня, необходимого для связывания с рецептором AimR. Если и когда это происходит, AimR прекращает активировать экспрессию aimX, вызывая стимуляцию лизогенного цикла, а также интеграцию профага в бактериальную хромосому. Это предотвращает уничтожение бактериальной популяции фагом. Таким образом, система арбитражной коммуникации позволяет заражающим фагам решать судьбу клетки. [ 12 ] [ 5 ]
Приложения
[ редактировать ]Сорек предположил, что, поскольку человеческие вирусы, такие как ВИЧ и простой герпес, могут вызывать активные и латентные инфекции, они могут использовать систему, подобную арбитражу, для общения. В этом случае этот аналог можно было бы использовать для подавления инфекций, делая вирусы полностью латентными. [ 1 ] [ 2 ] Профессор Марта Клоки из Университета Лестера назвала открытие вирусной коммуникации «преобразующим». [ 2 ]
См. также
[ редактировать ]
- Чувство кворума - соответствующее явление у бактерий.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и Долгин, Эли (2019). «Тайная социальная жизнь вирусов» . Природа . 570 (7761): 290–292. Бибкод : 2019Natur.570..290D . дои : 10.1038/d41586-019-01880-6 . ПМИД 31213694 .
- ^ Jump up to: а б с Каллауэй, Юэн (18 января 2017 г.). «Вы говорите по-вирусному? Фаги поймали, отправляя химические сообщения». Природа . дои : 10.1038/nature.2017.21313 . S2CID 90839014 .
- ^ Эрез, Зоар; Стейнбергер-Леви, Ида; Шамир, Майя; Дорон, Шани; Стокар-Авихаил, Авигайль; Пелег, Йоав; Меламед, Сара; Ливитт, Азита; Савидор, Алон; Альбек, Шира; Амитай, Гил; Сорек, Ротем (26 января 2017 г.). «Коммуникация между вирусами определяет решения по лизису-лизогении» . Природа . 541 (7638): 488–493. Бибкод : 2017Natur.541..488E . дои : 10.1038/nature21049 . ISSN 0028-0836 . ПМЦ 5378303 . ПМИД 28099413 .
- ^ «Домашняя страница лаборатории Ротема Сорека» .
- ^ Jump up to: а б Гальего дель Соль, Франциска; Пенадес, Хосе Р.; Марина, Альберто (апрель 2019 г.). «Расшифровка молекулярного механизма, лежащего в основе систем связи Phage Arbitrium» . Молекулярная клетка . 74 (1): 59–72.e3. doi : 10.1016/j.molcel.2019.01.025 . ПМК 6458997 . ПМИД 30745087 .
- ^ Jump up to: а б Гуань, Цзэюань; Ван, Цзин; Цуй, Чжу, Сян; Чжан, Делин; Лю, Цзоу, Тинтин; 2019). AimR системы связи арбитража в фаге . SPbeta «Структурные данные по распознаванию ДНК с помощью » 1): 29. doi : 10.1038/ PMC 6536502. 31149347 . PMID s41421-019-0101-2 (
- ^ Доу, Чао, Цзе; Гу, Кун; Ван, Юэхун; Фу, Сянхуэй; Чжу, Сяофэн; Чуньлай, Цзунган; Вэй, Юйцюань, Вэй (15 октября 2018 г.); и функциональное понимание регуляции решения о лизисе-лизогении в вирусных сообществах». Nature Microbiology . 3 (11): 1285–1294. doi : /s41564-018-0259-7 . PMID 30323253. . S2CID 256703295 10.1038
- ^ Jump up to: а б Стокар-Авихаил, Авигайль; Таль, Ницан; Эрез, Зоар; Лопатина, Анна; Сорек, Ротем (май 2019 г.). «Широкое использование пептидной связи в фагах, заражающих почву и патогенные бактерии» . Клетка-хозяин и микроб . 25 (5): 746–755.e5. дои : 10.1016/j.chom.2019.03.017 . ПМК 6986904 . ПМИД 31071296 .
- ^ Майо, Алессандро; Брэнди, Летиция; Донадио, Стефано; Гуалерци, Клаудио (24 мая 2016 г.). «Олигопептидная пермеаза Opp опосредует незаконный транспорт бактериального ингибитора декодирования P-сайта GE81112» . Антибиотики . 5 (2): 17. doi : 10.3390/antibiotics5020017 . ПМЦ 4929432 . ПМИД 27231947 .
- ^ Ларсен, Кристофер Н; Сунь, Гуанъюй; Ли, Сяомэй; Заремба, Сэм; Чжао, Хунтао; Он, Шерри; Чжоу, Ливэй; Кумар, Санджив; Десборо, Винс; Клем, Эдвард Б. (1 марта 2020 г.). «Mat_peptide: исчерпывающая аннотация зрелых пептидов полипротеинов пяти семейств вирусов» . Биоинформатика . 36 (5): 1627–1628. doi : 10.1093/биоинформатика/btz777 . ПМЦ 8215913 . ПМИД 31609421 .
- ^ Трин, Джимми Т.; Цзэн, Ланьин (январь 2019 г.). «Структура регулирует решения по лизису фага – лизогении». Тенденции в микробиологии . 27 (1): 3–4. дои : 10.1016/j.tim.2018.11.005 . ПМИД 30502931 . S2CID 54523229 .
- ^ Брэди, Эслинг; Килес-Пухальт, Нурия; Гальего дель Соль, Франциска; Самора-Кабальеро, Сара; Фелипе-Руис, Алонсо; Валь-Кальво, Хорхе; Мейер, Вильфрид Дж. Дж.; Марина, Альберто; Пенадес, Хосе Р. (ноябрь 2021 г.). «Система арбитража контролирует индукцию профагов» . Современная биология . 31 (22): 5037–5045.e3. Бибкод : 2021CBio...31E5037B . дои : 10.1016/j.cub.2021.08.072 . ПМЦ 8612738 . ПМИД 34562384 .
 | Эта белках статья о незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |