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Escherichia Virus T7 SystematikKlassifikation VirenRealm Duplodnaviria 1 Reich Heunggongvirae 1 Phylum Uroviricota 1 Kla

Escherichia-Virus T7

Escherichia-Virus T7

Escherichia-Virus T7

Systematik
Taxonomische Merkmale
Wissenschaftlicher Name
Escherichia virus T7
Kurzbezeichnung
T7
Links
NCBI Taxonomy: 1985738
ViralZone (Expasy, SIB): 518 (Gattung)
ICTV Taxon History: 201850583

Der Bakteriophage T7 (oder der T7-Phage, offiziell Escherichia virus T7) ist eine Virus-Spezies der Gattung Teseptimavirus (früher T7virus), die anfällige Bakterienzellen infiziert. T7-Phagen besitzen ein doppelsträngiges DNA-Genom und infizieren die meisten Stämme (englisch: strains) der Colibakterien (Escherichia coli). Der Bakteriophage T7 hat einen lytischen Vermehrungszyklus und eine Reihe von Eigenschaften, die ihn zu einem idealen Phagen für Experimente machen.

Entdeckung Bearbeiten

In einer Studie von Milislav Demerec und Ugo Fano aus dem Jahr 1945 war T7 als einer von sieben Phagentypen (T1 bis T7) beschrieben worden, die Kolibacterien infizieren. Wahrscheinlich ist es identisch mit dem zuvor von Max Delbrück verwendeten Phagen δ. Zudem hat wahrscheinlich Félix H. d’Hérelle in den 1920er Jahren bereits einen engen Verwandten von T7 untersucht.

Wirte Bearbeiten

T7 wächst auf ‚rauen‘ Stämmen von Kolibakterien (d. h. solchen ohne O-Antigen Polysaccharid voller Länge auf ihrer Oberfläche) und einigen anderen Darmbakterien, aber nahe Verwandte infizieren auch glatte und sogar gekapselte Stämme.

Aufbau Bearbeiten

Kolorierte Microphotographie eines Viruspartikels von Enterobacteria-Phage T7, seine sechs Schwanzfibern eingeklappt. Diese verlängern sich bei Berührung eines Wirts.
Beschriftete Schemazeichnung eines Viruspartikels von Enterobacteria-Phage T7 (Querschnitt und Seitenansicht)

T7-Viruspartikel (Virionen) haben eine komplexe strukturelle Symmetrie. Das Kapsid des Phagen hat einen ikosaedrischen Kopf mit einem Innendurchmesser von 55 nm, daran haftet einem Schwanz von 19 nm Durchmesser und Länge von 28,5 nm.

Genom Bearbeiten

Das Genom des Phagen T7 gehört zu den ersten vollständig sequenzierten Genomen (1983 veröffentlicht). Der Kopf des Viruspartikels enthält das etwa 40 kbp große doppelsträngige DNA-Genom, das für 55 Proteine kodiert.

Vermehrungszyklus Bearbeiten

T7 hat einen kurzen Replikationszyklus von 17 Minuten (bei 37 °C), das ist die Zeit von der Infektion bis zur Lyse (Auflösung) der Wirtszelle, wenn die neuen Phagen-Virionen freigesetzt werden. Aufgrund der kurzen Latenzzeit werden die meisten physiologischen Studien bei geringen 30 °C durchgeführt, wobei infizierte Zellen sich dann nach 30 Minuten auflösen. Es wurden jedoch hohe Fitnessstämme von T7 mit einer Latenzzeit von nur ca. 11 min bei 37 °C isoliert (unter optimalen Bedingungen in angereicherten Nährmedien).

Infektion der Wirtszellen Bearbeiten

Phage T7 bei der Infektion einer Wirtszelle (Anheften). Beschriftete Schemazeichnung
Phage T7 bei der Infektion einer Wirtszelle. Das Virion wandert mit seinen Fibern auf der Wirtsoberfläche, ehe es diesen infiziert.
Reproduktionszyklus des Phagen T7, komplett
Replikation des Phagen T7, Detail

Der T7-Phage erkennt bestimmte Rezeptoren auf der Oberfläche der Colibakterien und haftet an der Zelloberfläche vermöge seiner Schwanzfasern; bei einigen T7-Stämmen sind die Schwanzfasern jedoch durch Schwanzspitzen (‚Spikes‘) mit enzymatischer Aktivität ersetzt, die die O- bzw. K-Antigene auf der Zelloberfläche abbauen. Beim Adsorbtions- und Penetrationsprozess werden Lysozyme verwendet, um eine Öffnung in der Peptidoglycanschicht der Bakterienzellwand zu schaffen, was dann den Transfer der viralen DNA in das Bakterium ermöglicht.

Wegen des kurzen, verkümmerten Schwanzes der T7-ähnlichen Phagen müssen zuerst Proteine des Virions einen Kanal von der Schwanzspitze aus in das Zellzytoplasma bilden, damit das Phagengenom zu Beginn der Infektion in die Zelle injiziert werden kann. Der Phage injiziert dabei auch Proteine, die benötigt werden, um die Replikation des viralen Genoms zu starten und das Wirtsgenom zu zerstückeln. Der T7-Bakteriophage überwindet verschiedene Verteidigungsstrategien der Wirtsbakterien, neben der Peptidoglycan-Zellwand insbesondere auch das CRISPR-System. Sobald der T7-Phage sein virales Genom in das Bakterium eingeschleust hat, wird der DNA-Replikationsprozess des Wirtsgenoms gestoppt und die Replikation des viralen Genoms beginnt.

Die Helikase gp4 wickelt die doppelsträngige DNA in zwei einzelsträngige DNA-Matrizen auf (siehe Abbildung „Replikation des Phagen T7“). Eine Primase fügt einen Oligoribonukleotid-Primer hinzu. Das Protein gp5/Thioredoxin katalysiert dann die Synthese von Vorderstrang (en. leadingstrand) und Hinterstrang (en. lagging strand). Dabei umhüllt gp2.5 die während der Replikation entstehende einzelsträngige DNA.

Unter optimalen Bedingungen kann der T7-Phage den gesamten Prozess innerhalb von 25 Minuten mit der Auflösung (Lyse) des Bakteriums (d. h. dem Tod der E. coli-Wirtszelle) abschließen, wobei das Virus über 100 Nachkommen produzieren kann.

Anwendungen in der Molekularbiologie Bearbeiten

Die T7-Promotorsequenz wird aufgrund ihrer extrem hohen Affinität für T7-RNA-Polymerase und des damit verbundenen hohen Expressionsniveaus in der Molekularbiologie vielfach verwendet.

T7 wurde als Modellorganismus in der synthetischen Biologie verwendet. Chan et al. haben 2005 das Genom von T7 ‚refaktorisiert‘ und ersetzten dabei ungefähr 12 kbp seines Genoms durch synthetisierte DNA. Das Design dieser konstruierten DNA wurde so ausgelegt, dass diese in verschiedener Hinsicht einfacher zu handhaben ist: Einzelne funktionelle Elemente wurden zwecks vereinfachter Modifikation (durch eine Restriktionsendonuklease) voneinander getrennt. Insbesondere wurden überlappende Protein-kodierende Domänen (englisch coding sequences, d. h. ‚Gene‘ im eigentlichen Sinne) getrennt. Es wurde auch untersucht, ob T7 oder Teile davon, ggf. auch zusammen mit anderen Komponenten, zur Behandlung menschlicher Tumorzellen geeignet sein könnte.

Siehe auch Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ ICTV: ICTV Taxonomy history: Enterobacteria phage T4, EC 51, Berlin, Germany, July 2019; Email ratification March 2020 (MSL #35)
  2. T7virus: Enterobacteria phage T7, auf: ViralZone, Swiss Institute of Bioinformatics (SIB)
  3. (Memento des Originals vom 14. März 2019 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/talk.ictvonline.org, auf: ICTV online
  4. Milislav Demerec, Ugo Fano: Bacteriophage-Resistant Mutants in Escherichia Coli. In: Genetics. 30. Jahrgang, Nr. 2, März 1945, S. 119–136, PMID 17247150, PMC 1209279 (freier Volltext).
  5. ↑ Lobocka M, Szybalski (Hrsg.): Bacteriophages. Academic Press, 2012, ISBN 978-0-12-394788-8, S. 226 ff. (google.com).
  6. Félix d’Hérelle: The Bacteriophage and Its Behavior. Baltimore, MD: Williams & Wilkins, 1926
  7. I. J. Molineux: Chapter 20: The T7 group. In: The Bacteriophages (R. Calendar, Hrsg.), S. 277 ff, Oxford University Press, Oxford, 2006
  8. Genome of bacteriophage T7.
  9. J. J. Dunn, F. W. Studier: Complete nucleotide sequence of bacteriophage T7 DNA and the locations of T7 genetic elements. In: Journal of Molecular Biology. 166. Jahrgang, Nr. 4, 1983, S. 477–535, doi:10.1016/S0022-2836(83)80282-4, PMID 6864790 (sciencedirect.com).
  10. Uniprot: reference proteome of bacteriophage T7.
  11. R. Häuser, S. Blasche, T. Dokland, E. Haggård-Ljungquist, A. von Brunn, M. Salas, S. Casjens, I. Molineux, P. Uetz: Bacteriophage protein-protein interactions (= Advances in Virus Research. Vol. 83). 2012, ISBN 978-0-12-394438-2, Bacteriophage Protein–Protein Interactions, S. 219–298, doi:10.1016/B978-0-12-394438-2.00006-2, PMID 22748812, PMC 3461333 (freier Volltext).
  12. R. H. Heineman, J. J. Bull: Testing Optimality with Experimental Evolution: Lysis Time in a Bacteriophage. In: Evolution. 61. Jahrgang, Nr. 7, 2007, S. 1695–1709, doi:10.1111/j.1558-5646.2007.00132.x, PMID 17598749, PMC 1974807 (freier Volltext).
  13. C. Y. Chang, P. Kemp, I. J. Molineux: Gp15 and gp16 cooperate in translocating bacteriophage T7 DNA into the infected cell. In: Virology. 398. Jahrgang, Nr. 2, 2010, S. 176–186, doi:10.1016/j.virol.2009.12.002, PMID 20036409, PMC 2825023 (freier Volltext).
  14. ↑ Archiviert vom Original am 17. August 2011;.
  15. Chan LY, Kosuri S, Endy D: Refactoring bacteriophage T7. In: Molecular Systems Biology. 1. Jahrgang, 2005, S. 2005.0018, doi:10.1038/msb4100025, PMID 16729053, PMC 1681472 (freier Volltext).
  16. Chen X, Li Y, Xiong K, Aizicovici S, Xie Y, Zhu Q, Sturtz F, Shulok J, Snodgrass R, Wagner TE, Platika D: Cancer gene therapy by direct tumor injections of a nonviral T7 vector encoding a thymidine kinase gene. In: Human Gene Therapy. 9. Jahrgang, Nr. 5, März 1998, S. 729–736, doi:10.1089/hum.1998.9.5-729, PMID 9551620.

Weblinks Bearbeiten

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Veröffentlichungsdatum:
Escherichia Virus T7Escherichia Virus T7SystematikKlassifikation VirenRealm Duplodnaviria 1 Reich Heunggongvirae 1 Phylum Uroviricota 1 Klasse Caudoviricetes 1 Ordnung incertae sedisFamilie AutographiviridaeUnterfamilie StudiervirinaeGattung TeseptimavirusArt Escherichia virus T7Taxonomische MerkmaleGenom dsDNA linearBaltimore Gruppe 1Symmetrie ikosaedrisch tailed Podoviren Wissenschaftlicher NameEscherichia virus T7KurzbezeichnungT7LinksNCBI Taxonomy 1985738ViralZone Expasy SIB 518 Gattung ICTV Taxon History 201850583Der Bakteriophage T7 oder der T7 Phage offiziell Escherichia virus T7 ist eine Virus Spezies der Gattung Teseptimavirus fruher T7virus die anfallige Bakterienzellen infiziert T7 Phagen besitzen ein doppelstrangiges DNA Genom und infizieren die meisten Stamme englisch strains der Colibakterien Escherichia coli Der Bakteriophage T7 hat einen lytischen Vermehrungszyklus und eine Reihe von Eigenschaften die ihn zu einem idealen Phagen fur Experimente machen 2 3 Inhaltsverzeichnis 1 Entdeckung 2 Wirte 3 Aufbau 4 Genom 5 Vermehrungszyklus 5 1 Infektion der Wirtszellen 6 Anwendungen in der Molekularbiologie 7 Siehe auch 8 Einzelnachweise 9 WeblinksEntdeckung BearbeitenIn einer Studie von Milislav Demerec und Ugo Fano aus dem Jahr 1945 war T7 als einer von sieben Phagentypen T1 bis T7 beschrieben worden die Kolibacterien infizieren 4 5 Wahrscheinlich ist es identisch mit dem zuvor von Max Delbruck verwendeten Phagen d Zudem hat wahrscheinlich Felix H d Herelle in den 1920er Jahren bereits einen engen Verwandten von T7 untersucht 6 5 Wirte BearbeitenT7 wachst auf rauen Stammen von Kolibakterien d h solchen ohne O Antigen Polysaccharid voller Lange auf ihrer Oberflache und einigen anderen Darmbakterien aber nahe Verwandte infizieren auch glatte und sogar gekapselte Stamme 7 Aufbau Bearbeiten nbsp Kolorierte Microphotographie eines Viruspartikels von Enterobacteria Phage T7 seine sechs Schwanzfibern eingeklappt Diese verlangern sich bei Beruhrung eines Wirts nbsp Beschriftete Schemazeichnung eines Viruspartikels von Enterobacteria Phage T7 Querschnitt und Seitenansicht T7 Viruspartikel Virionen haben eine komplexe strukturelle Symmetrie Das Kapsid des Phagen hat einen ikosaedrischen Kopf mit einem Innendurchmesser von 55 nm daran haftet einem Schwanz von 19 nm Durchmesser und Lange von 28 5 nm Genom BearbeitenDas Genom des Phagen T7 gehort zu den ersten vollstandig sequenzierten Genomen 1983 veroffentlicht 8 9 Der Kopf des Viruspartikels enthalt das etwa 40 kbp grosse doppelstrangige DNA Genom das fur 55 Proteine kodiert 10 nbsp Vermehrungszyklus BearbeitenT7 hat einen kurzen Replikationszyklus von 17 Minuten bei 37 C das ist die Zeit von der Infektion bis zur Lyse Auflosung der Wirtszelle wenn die neuen Phagen Virionen freigesetzt werden Aufgrund der kurzen Latenzzeit werden die meisten physiologischen Studien bei geringen 30 C durchgefuhrt wobei infizierte Zellen sich dann nach 30 Minuten auflosen Es wurden jedoch hohe Fitnessstamme von T7 mit einer Latenzzeit von nur ca 11 min bei 37 C isoliert unter optimalen Bedingungen in angereicherten Nahrmedien 12 Infektion der Wirtszellen Bearbeiten nbsp Phage T7 bei der Infektion einer Wirtszelle Anheften Beschriftete Schemazeichnung nbsp Phage T7 bei der Infektion einer Wirtszelle Das Virion wandert mit seinen Fibern auf der Wirtsoberflache ehe es diesen infiziert nbsp Reproduktionszyklus des Phagen T7 komplett nbsp Replikation des Phagen T7 DetailDer T7 Phage erkennt bestimmte Rezeptoren auf der Oberflache der Colibakterien und haftet an der Zelloberflache vermoge seiner Schwanzfasern bei einigen T7 Stammen sind die Schwanzfasern jedoch durch Schwanzspitzen Spikes mit enzymatischer Aktivitat ersetzt die die O bzw K Antigene auf der Zelloberflache abbauen Beim Adsorbtions und Penetrationsprozess werden Lysozyme verwendet um eine Offnung in der Peptidoglycanschicht der Bakterienzellwand zu schaffen was dann den Transfer der viralen DNA in das Bakterium ermoglicht Wegen des kurzen verkummerten Schwanzes der T7 ahnlichen Phagen mussen zuerst Proteine des Virions einen Kanal von der Schwanzspitze aus in das Zellzytoplasma bilden damit das Phagengenom zu Beginn der Infektion in die Zelle injiziert werden kann 13 Der Phage injiziert dabei auch Proteine die benotigt werden um die Replikation des viralen Genoms zu starten und das Wirtsgenom zu zerstuckeln 14 Der T7 Bakteriophage uberwindet verschiedene Verteidigungsstrategien der Wirtsbakterien neben der Peptidoglycan Zellwand insbesondere auch das CRISPR System 14 Sobald der T7 Phage sein virales Genom in das Bakterium eingeschleust hat wird der DNA Replikationsprozess des Wirtsgenoms gestoppt und die Replikation des viralen Genoms beginnt Die Helikase gp4 wickelt die doppelstrangige DNA in zwei einzelstrangige DNA Matrizen auf siehe Abbildung Replikation des Phagen T7 Eine Primase fugt einen Oligoribonukleotid Primer hinzu Das Protein gp5 Thioredoxin katalysiert dann die Synthese von Vorderstrang en leadingstrand und Hinterstrang en lagging strand Dabei umhullt gp2 5 die wahrend der Replikation entstehende einzelstrangige DNA Unter optimalen Bedingungen kann der T7 Phage den gesamten Prozess innerhalb von 25 Minuten mit der Auflosung Lyse des Bakteriums d h dem Tod der E coli Wirtszelle abschliessen wobei das Virus uber 100 Nachkommen produzieren kann 14 Anwendungen in der Molekularbiologie BearbeitenDie T7 Promotorsequenz wird aufgrund ihrer extrem hohen Affinitat fur T7 RNA Polymerase und des damit verbundenen hohen Expressionsniveaus in der Molekularbiologie vielfach verwendet T7 wurde als Modellorganismus in der synthetischen Biologie verwendet Chan et al haben 2005 das Genom von T7 refaktorisiert und ersetzten dabei ungefahr 12 kbp seines Genoms durch synthetisierte DNA 15 Das Design dieser konstruierten DNA wurde so ausgelegt dass diese in verschiedener Hinsicht einfacher zu handhaben ist Einzelne funktionelle Elemente wurden zwecks vereinfachter Modifikation durch eine Restriktionsendonuklease voneinander getrennt Insbesondere wurden uberlappende Protein kodierende Domanen englisch coding sequences d h Gene im eigentlichen Sinne getrennt Es wurde auch untersucht ob T7 oder Teile davon ggf auch zusammen mit anderen Komponenten zur Behandlung menschlicher Tumorzellen geeignet sein konnte 16 Siehe auch BearbeitenT7 RNA PolymeraseEinzelnachweise Bearbeiten a b c d ICTV ICTV Taxonomy history Enterobacteria phage T4 EC 51 Berlin Germany July 2019 Email ratification March 2020 MSL 35 T7virus Enterobacteria phage T7 auf ViralZone Swiss Institute of Bioinformatics SIB Master Species List 2018a v1 Memento des Originals vom 14 Marz 2019 im Internet Archive nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot talk ictvonline org auf ICTV online Milislav Demerec Ugo Fano Bacteriophage Resistant Mutants in Escherichia 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Protein Protein Interactions S 219 298 doi 10 1016 B978 0 12 394438 2 00006 2 PMID 22748812 PMC 3461333 freier Volltext R H Heineman J J Bull Testing Optimality with Experimental Evolution Lysis Time in a Bacteriophage In Evolution 61 Jahrgang Nr 7 2007 S 1695 1709 doi 10 1111 j 1558 5646 2007 00132 x PMID 17598749 PMC 1974807 freier Volltext C Y Chang P Kemp I J Molineux Gp15 and gp16 cooperate in translocating bacteriophage T7 DNA into the infected cell In Virology 398 Jahrgang Nr 2 2010 S 176 186 doi 10 1016 j virol 2009 12 002 PMID 20036409 PMC 2825023 freier Volltext a b c New Details about Bacteriophage T7 Host Interactions Archiviert vom Original am 17 August 2011 abgerufen im 1 Januar 1 Chan LY Kosuri S Endy D Refactoring bacteriophage T7 In Molecular Systems Biology 1 Jahrgang 2005 S 2005 0018 doi 10 1038 msb4100025 PMID 16729053 PMC 1681472 freier Volltext Chen X Li Y Xiong K Aizicovici S Xie Y Zhu Q Sturtz F Shulok J Snodgrass R Wagner TE Platika D Cancer gene therapy by direct tumor injections of a nonviral T7 vector encoding a thymidine kinase gene In Human Gene Therapy 9 Jahrgang Nr 5 Marz 1998 S 729 736 doi 10 1089 hum 1998 9 5 729 PMID 9551620 Weblinks BearbeitenT7Virus auf ViralZone Swiss Institute of Bioinformatics SIB New Details about T7 host interactions Microbe Magazine T7 reference proteome in Uniprot Skoltech research shows how a Swiss Army knife protein helps phages disarm their victims auf EurekAlert vom 27 April 2020 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Escherichia Virus T7 amp oldid 236140649