Els inovírids (Inoviridae) són una família de bacteriòfags que inclou els gèneres:
Els inovírids (Inoviridae) són una família de bacteriòfags que inclou els gèneres:
Inovirus; espècies tipu: fag M13 Plectrovirus; espècie tipus: fag MV-L51Inoviridae, informell auch genannt Filamentöse Bakteriophagen (englisch Filamentous bacteriophage, Singular oder Plural)[Anmerkung 1] sind eine Familie von Viren, die Bakterien infizieren (Bakteriophagen). Die Phagen sind nach ihrer meist filamentösen Form benannt, ihre Virionen (Virusteilchen) sind meist lang, dünn und biegsam und sehen aus wie eine wurmartige Kette (was auch ein Stück gekochter Spaghetti erinnert). Sie haben einem Durchmesser von ca. 6 nm bei einer Länge von bis zu ca. 1000–2000 nm.[3][4][5][6][7]
Die Inoviridae gehören zu den einfachsten Viren, die bekannt sind. Sie haben weit weniger Gene als die klassischen Bakteriophagen der Ordnung Caudovirales (mit Kopf-Schwanz-Struktur, sog. Schwanzbakteriophagen), wie sie von der American Phage Group um Max Delbrück untersucht wurden. Die Einfachheit dieser Familie macht sie zu einem attraktiven Modellsystem, um grundlegende Aspekte der Molekularbiologie zu untersuchen und zu einem bewährten Werkzeug in der Immunologie und Nanotechnologie.
Die Familie enthält 29 offiziell vom International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) bestätigte Arten (Spezies), die sich auf 23 offizielle Gattungen verteilen.[8][1] Die Auswertung von genomischen und metagenomischen Datensätzen mit Hilfe eines maschinellen Lernansatzes führte jedoch zur Entdeckung von 10.295 Inovirus-ähnlichen Sequenzen mit Treffern in fast allen bakteriellen Phyla (als Wirte) und in praktisch jedem Ökosystem. Dies ist ein starker Hinweis darauf, dass Gruppe von Viren wesentlich vielfältiger und weiter verbreitet ist als ursprünglich angenommen.[7]
Filamentöse Phagen werden im Gegensatz zu den meisten anderen Phagen kontinuierlich durch die Bakterienmembran extrudiert (ausgeschieden), ohne den bakteriellen Wirt zu töten.[9]
Die Hülle eines Virions besteht aus fünf Arten viraler Proteine, die sich während des Zusammenbaus (Assemblierung) der Phagen-Virionen in der inneren Membran des Wirtsbakteriums befinden und dem heranwachsenden Virion hinzugefügt werden, während es durch die Membran extrudiert wird.
Die von der Gruppe um David Pratt eingeführte einfache Nummerierung der Gene mit den arabischen Ziffern 1,2,3,4, … wird manchmal durch die Praxis der Verwendung der römischen Ziffern I, II, III, IV, … verdrängt, aber die von den beiden Systemen definierten Gennummern sind die gleichen. Für die Akronyme der kodierten Proteine existieren also zwei einander äquivalente Bezeichnungsweisen mit den gleichen Nummern in römischen bzw. in arabischen Ziffern: Protein 1 (pI = g1p), …, Protein 8 (pVIII = g8p), …; die Bezeichnungen der entsprechenden Gene sind analog, jedoch kursiv gesetzt.
Drei filamentöse Bakteriophagen, fd, f1 und M13, wurden in den frühen 1960er Jahren von drei verschiedenen Forschergruppen isoliert und charakterisiert. Sie sind jedoch so ähnlich, dass sie zu einer Gruppe mit dem Namen "Ff-Phagen" zusammengefasst werden, die vom ICTV als Gattung Inovirus offiziell bestätigt wurde.[10][11] Die molekulare Struktur der filamentösen Ff-Phagen wurde mit einer Reihe von physikalischen Techniken, insbesondere der Röntgenfaserbeugung,[4][12] bestimmt und mit Festkörper-NMR und Kryo-Elektronenmikroskopie weiter verfeinert.[4][2] Die einzelsträngige Ff-Phagen-DNA verläuft entlang des zentralen Kerns (englisch cor) des Phagen und wird durch eine zylindrische Proteinhülle geschützt und verdichtet, die aus Tausenden von identischen α-helikalen Untereinheiten des Haupt-Hüllproteins (en. major coat protein) aufgebaut ist, und die vom Phagen-Gen pVIII ([en]) kodiert werden. Das pVIII-Protein wird in die Plasmamembran als ein früher Schritt der Phagen-Assemblierung eingefügt.[4]
Einige Phagenstämme haben eine Leader-Sequenz auf dem pVIII-Protein, um die Einfügung in die Membran zu fördern, aber andere scheinen die Leader-Sequenz nicht zu benötigen. An den beiden Enden des Phagen befinden sich einige Kopien von Proteinen, die für die Infektion des Wirtsbakteriums und auch für den Zusammenbau der wachsenden Phagenpartikel wichtig sind. Diese Proteine sind die Produkte der Phagengene 3 und 6 (pIII und pVI) an einem Ende des Phagen, und der Phagengene 7 und 9 (pVII und pIX) am anderen Ende. Die Faserbeugungsstudien identifizierten zwei strukturelle Klassen von Phagen, die sich in den Details der Anordnung des Gen-8-Proteins (pVIII) unterscheiden. Klasse I, zu der die Stämme fd, f1, M13 der Gattung Inovirus sowie If1 (Spezies Escherichia-Virus If1, Gattung Infulavirus)[13] und IKe (Spezies Salmonella-Virus IKe, Gattung Lineavirus) gehören,[14] hat eine Rotationsachse, die die Gen-8-Hüllproteine (pVIII) miteinander verbindet, während Klasse II, einschließlich der Stämme Pf1 (Spezies Pseudomonas-Virus Pf1, Gattung Primolicivirus),[15] Pf3 (Spezies Pseudomonas-Virus Pf3, Gattung Tertilicivirus),[16] Pf4 (ohne zugewiesene Spezies oder Gattung)[17][18][2] und PH75 (vorgeschlagene Spezies „Thermus-Phage PH75“, incertae sedis innerhalb der Inoviridae),[19] diese Rotationsachse durch eine Helixachse ersetzt ist. Dieser technische Unterschied hat kaum merkliche Auswirkungen auf die Gesamtstruktur des Phagen, aber der Umfang der unabhängigen Beugungsdaten ist für die Symmetrieklasse II größer als für die Klasse I. Dies half bei der Bestimmung der Struktur des Klasse-II-Phagen Pf1,[20] und damit auch der Klasse-I-Struktur.[12]
Die aus den fd-Phagen der Gattung Inovirus isolierte DNA ist einzelsträngig und topologisch ein Kreis (zirkulär). Das heißt, der DNA-Einzelstrang erstreckt sich von einem Ende des Phagenpartikels (Virions) zum anderen und dann wieder zurück, um den Kreis zu schließen, obwohl die beiden Stränge nicht basengepaart sind. Es wurde angenommen, dass sich diese Topologie auf alle anderen filamentösen Phagen erstreckt, aber dies ist nicht der Fall für den Phagen Pf4,[17][18][2] bei dem die DNA im Phagen zwar einzelsträngig, aber topologisch linear und nicht kreisförmig ist..[2]
Während des Zusammenbaus (Assemblierung) von fd-Phagen wird die ihre DNA zunächst in einen linearen intrazellulären Nukleoprotein-Komplex mit vielen Kopien des Phagen-Gens 5 (pV, das Replikations-/Assemblierungsprotein) verpackt. Das Gen 5-Protein (pV) wird dann durch das Gen 8-Hüllprotein (pVIII) verdrängt, wenn der heranwachsende Phage durch die bakterielle Plasmamembran extrudiert wird, ohne dabei den bakteriellen Wirt abzutöten.[21][22][4][9] Dieses Protein bindet auch mit hoher Affinität an G-Quadruplex-Strukturen (G4-DNA, „Vier-Strang-DNA“), obwohl diese in der Phagen-DNA nicht vorhanden sind; sowie an ähnliche Haarnadelstrukturen (englisch hairpins) in der Phagen-DNA.[23]
Gen 1 (pI) kodiert für eine ATPase.[24] Das Protein 1 (pI) der Ff-Phagen (d. h. in der Gattung Inovirus) ist für die Phagen-Assemblierung an der Membran erforderlich. Gen 1 (pI) ist daher ein konserviertes Markergen, der (zusammen mit drei weiteren genetischen Merkmalen) zur automatischen Erkennung von Inovirus-Sequenzen verwendet wird.[7] Protein 1 (pI) ist hat eine membranüberspannende hydrophobe Domäne am N-terminalen Teil im Zytoplasma und dem C-terminalen Teil im Periplasma (vgl. ATP-Synthase). Die Monomere bleiben dank der hydrophoben Wechselwirkungen zusammen. Der Assemblierungsmechanismus macht diese Phagen zu einem wertvollen System, um Transmembranproteine zu untersuchen.[4][25][6]
Die Virus-Replikation der Inoviridae erfolgt im Zytoplasma. Die Replikation folgt dem Modell der Rolling-Circle-Replikation für ssDNA.
Der Replikationszyklus besteht im Detail aus folgenden Schritten (siehe Schemazeichnung):[26]
Die virale Assemblierung erfolgt an der inneren Membran (bei Gram-negativen Bakterien), vermittelt durch einen in die Membran eingebetteten Motorproteinkomplex.[27] Dieser multimere Assemblierungskomplex wird von Gen 1 (pI) kodiert und oft als ZOT (Zonula Occludens Toxin) bezeichnet. Es handelt sich dabei um eine ATPase, die funktionelle und essentielle Walker A- und Walker B-Motife ([en]) enthält,[24] von denen man annimmt, dass sie die Hydrolyse von ATP (Adenosintriphosphat) vermitteln, wodurch die Energie für die Assemblierung des Phagenfilaments geliefert wird. Die Virionen verlassen die Wirtszelle durch virale Extrusion, ohne diese abzutöten.[27] Dies ist ein für Viren der Ordnung Tubulavirales typisch, anders als bei lytischen Bakteriophagen, ihre Wirtszellen am Schluss zum Platzen bringen und abtöten. Auch der lysogene Zyklus, bei dem sich die Viren mit der Wirtszelle vermehren und sich ggf. auch in ihr Genom integrieren, wurde bei den Inoviridae zunächst nicht beobachtet. Vom filamentösen Phage Cf1t der Bakterienspezies Xanthomonas campestris (vorgeschlagene Phagenspezies „Xanthomonas-Phage Cf1t“, incertae sedis innerhalb der Familie Inoviridae, gelegentlich als Cflt verschrieben)[28] wurde allerdings 1987 gezeigt, dass er sich in das bakterielle Wirtsgenom integrieren kann. Seitdem wurden weitere solche temperenten filamentösen Phagen gefunden, von denen viele in die Pathogenese involviert sind, indem sie an sich ungefährlichen Bakterien Toxingene vermitteln, wodurch diese Krankheiten auslösen können.[3] Ein Beispiel für einen solchen Phagen ist der Vibrio-Phage CTXphi
Die Taxonomie der filamentösen Bakteriophagen wurde von Andre Lwoff und Paul Tournier als Familie Inophagoviridae, Gattung Inophagovirus, Spezies Inophagovirus bacterii (nach griechisch ἰνός Inos, deutsch ‚Faser oder Faden (Genitiv)‘) definiert, mit dem Phagen fd (Hoffmann-Berling) als Typusart.[29][30] Die Bezeichnung „Phagovirus“ ist tautologisch (alle Phagen sind Viren), und der Name der Familie wurde in Inoviridae und die Typusgattung in Inovirus geändert. Diese Nomenklatur blieb für viele Jahrzehnte bestehen, obwohl die Definition von fd als Typusart ersetzt wurde, als M13 für genetische Manipulationen und für Studien von pVIII breiter eingesetzt wurde.[4][31][32]
Die Phagen fd, f1, M13 (und andere verwandte Phagen) werden oft als Ff-Phagen bezeichnet, mit dem ersten F für F-Plasmid (auch Fertilitätsfaktor genannt, englisch F-episome – sie infizieren Colibakterien, die das F-Episom tragen), und dem zweiten f für filamentös (fadenartig) für F-spezifische (sie infizieren Escherichia coli, die das F-Episom tragen) filamentöse Phagen, unter Verwendung des Konzepts der umgangssprachlichen Namen.[33]
Zu Untersuchungen der Taxonomie der Inoviridae werden zunehmend Phylogenetische Bäume und Kladen verwendet.[3][5][34][7][35] Die Anzahl der bekannten filamentösen Bakteriophagen hat sich durch die Verwendung eines maschinellen Lernansatzes (KI) um ein Vielfaches vermehrt. Daher wurde vorgeschlagen, die Familie Inoviridae neu zu ordnen und in mehrere Familien einer neu geschaffenen Ordnung (den Tubulavirales) aufzuspalten. Vorgeschlagen sind vorläufig 6 Kandidatenfamilien mit 212 Kandidatenunterfamilien.[7]
In die folgende Gliederung der Familie Inoviridae nach ICTV (Master Species List #35)[1] ist diese vorgeschlagene Neuordnung der Familien in der Ordnung Tubulavirales nach Roux et al. (2019) eingearbeitet, jedoch ohne die vorgeschlagenen Unterfamilien (die bisher nur Nummern haben);[7] zusätzlich mit einer Auswahl vorgeschlagener Spezies in Anführungszeichen (nach NCBI mit Stand 15. Februar 2021):
Familie: Inoviridae (veraltet: Inophagoviridae)
Die Erforschung der heute zu den Inoviridae gestellten Bakteriophagen begann in den frühen 1960er Jahren. Das in elektronenmikroskopischen Aufnahmen zu sehende fadenförmige (filamentöse) Teil wurde zunächst irrtümlich als ein bakterieller Pilus interpretiert. Der Abbau der beobachteten Strukturen mit Hilfe on Ultraschall, wodurch die flexiblen Filamente ungefähr in der Mitte auseinandergebrochen wurden, inaktivierte die Infektiosität, wie für eine fadenförmige Bakteriophagenmorphologie vorhergesagt.[45][46][47] Die ersten drei fadenförmigen Bakteriophagen, fd, f1 und M13, wurden von drei verschiedenen Forschungsgruppen isoliert und charakterisiert. Da sich diese drei Phagen in ihren DNA-Sequenzen um weniger als 2 Prozent unterscheiden, was Änderungen in nur wenigen Dutzend Codons im gesamten Genom entspricht, können sie für viele Zwecke als identisch angesehen werden[48] und werden oft mit dem Oberbegriff Ff-Phagen bezeichnet.[33] und heute der gemeinsamen Gattung Inovirus zugeordnet.[10] Die weitere unabhängige Charakterisierung in den folgenden 50 Jahren war von den Interessen dieser Forschungsgruppen und ihrer Anhänger geprägt.[4]
Genetische Studien an M13 unter Verwendung von bedingt letalen Mutanten (Varianten), die von David Pratt und Kollegen initiiert wurden, entschlüsselten die Funktionen der Phagengene.[49][50] So zeigte sich beispielsweise, dass das Proteinprodukt von Gen 5 (g5p bzw. pV), das für die Synthese der einzelsträngigen DNA (ssDNA) der neuen Virionen verantwortlich ist, in großen Mengen in den infizierten Bakterien gebildet wird.[51][52][53] Es bindet an die naszierende (neu gebildete) DNA, um einen linearen intrazellulären Komplex zu bilden.[21]
Das Genom des Phagen fd war eines der ersten vollständigen Genome, die sequenziert wurden.[54]
Filamentöse Bakteriophagen, die so verändert wurden, dass sie immunogene Peptide anzeigen, sind nicht nur in der Immunologie, sondern auch darüber hinaus für weitere biologische Anwendungen nützlich.[55][56][57][58]
Da während der Assemblierung je nach Bedarf mehr (oder weniger) Proteinuntereinheiten hinzugefügt werden können um die DNA zu schützen, kann in fd-Phagen längere (oder kürzere) DNA enthalten sein.[59] Dies macht diese Phagen für genetische Studien besonders geeignet.[60][61]
George Smith und Greg Winter verwendeten f1 und fd für ihre Arbeiten zum Phagen-Display, für die sie einen Teil des Nobelpreises für Chemie 2018 erhielten. Von Angela Belcher und Kollegen stammt die Schaffung und Nutzung vieler Mutanten von M13 für eine breite Palette von Zwecken, insbesondere in der Materialwissenschaft.[58][62][63][64]
Filamentöse Bakteriophagen können die Antibiotikatoleranz ([en]) fördern, indem sie flüssigkristalline Domänen um Bakterienzellen bilden.[65][66][2]
Inoviridae, informell auch genannt Filamentöse Bakteriophagen (englisch Filamentous bacteriophage, Singular oder Plural) sind eine Familie von Viren, die Bakterien infizieren (Bakteriophagen). Die Phagen sind nach ihrer meist filamentösen Form benannt, ihre Virionen (Virusteilchen) sind meist lang, dünn und biegsam und sehen aus wie eine wurmartige Kette (was auch ein Stück gekochter Spaghetti erinnert). Sie haben einem Durchmesser von ca. 6 nm bei einer Länge von bis zu ca. 1000–2000 nm.
Die Inoviridae gehören zu den einfachsten Viren, die bekannt sind. Sie haben weit weniger Gene als die klassischen Bakteriophagen der Ordnung Caudovirales (mit Kopf-Schwanz-Struktur, sog. Schwanzbakteriophagen), wie sie von der American Phage Group um Max Delbrück untersucht wurden. Die Einfachheit dieser Familie macht sie zu einem attraktiven Modellsystem, um grundlegende Aspekte der Molekularbiologie zu untersuchen und zu einem bewährten Werkzeug in der Immunologie und Nanotechnologie.
Die Familie enthält 29 offiziell vom International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) bestätigte Arten (Spezies), die sich auf 23 offizielle Gattungen verteilen. Die Auswertung von genomischen und metagenomischen Datensätzen mit Hilfe eines maschinellen Lernansatzes führte jedoch zur Entdeckung von 10.295 Inovirus-ähnlichen Sequenzen mit Treffern in fast allen bakteriellen Phyla (als Wirte) und in praktisch jedem Ökosystem. Dies ist ein starker Hinweis darauf, dass Gruppe von Viren wesentlich vielfältiger und weiter verbreitet ist als ursprünglich angenommen.
Filamentous bacteriophage is a family of viruses (Inoviridae) that infect bacteria. The phages are named for their filamentous shape, a worm-like chain (long, thin and flexible, reminiscent of a length of cooked spaghetti), about 6 nm in diameter and about 1000-2000 nm long.[1][2][3][4][5] The coat of the virion comprises five types of viral protein, which are located during phage assembly in the inner membrane of the host bacteria, and are added to the nascent virion as it extrudes through the membrane. This family's simplicity makes it an appealing model system to research fundamental molecular biology concepts, and it has also shown promise as a tool in nanotechnology and immunology.
Filamentous bacteriophages are among the simplest living organisms known, with far fewer genes than the classical tailed bacteriophages studied by the phage group. The family contains 29 defined species, divided between 23 genera.[6][7] However, mining of genomic and metagenomic datasets using a machine learning approach led to the discovery of 10,295 inovirus-like sequences in nearly all bacterial phyla across virtually every ecosystem, indicating that this group of viruses is much more diverse and widespread than originally appreciated.[5]
Three filamentous bacteriophages, fd, f1 and M13, were isolated and characterized by three different research groups in the early 1960s, but they are so similar that they are sometimes grouped under the common name "Ff", which are members of genus Inovirus, as acknowledged by the International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV).[8][9] The molecular structure of Ff phages was determined using a number of physical techniques, especially X-ray fiber diffraction,[2][6] solid-state NMR and cryo-electron microscopy.[10] The structures of the phage capsid and of some other phage proteins are available from the Protein Data Bank.[6] The single-stranded Ff phage DNA runs down the central core of the phage, and is protected by a cylindrical protein coat built from thousands of identical α-helical major coat protein subunits coded by phage gene 8. The gene 8 protein is inserted into the plasma membrane as an early step in phage assembly.[2] Some strains of phage have a "leader sequence" on the gene 8 protein to promote membrane insertion, but others do not seem to need the leader sequence. The two ends of the phage are capped by a few copies of proteins that are important for infection of the host bacteria, and also for assembly of nascent phage particles. These proteins are the products of phage genes 3 and 6 at one end of the phage, and phage genes 7 and 9 at the other end. The fiber diffraction studies identified two structural classes of phage, differing in the details of the arrangement of the gene 8 protein. Class I has a rotation axis relating the gene 8 coat proteins, whereas for Class II this rotation axis is replaced by a helix axis. This technical difference has little noticeable effect on the overall phage structure, but the extent of independent diffraction data is greater for symmetry Class II than for Class I. This assisted the determination of the Class II phage Pf1 structure, and by extension the Class I structure.[2][6]
Structural Class I includes strains fd, f1, M13 of genus Inovirus as well as If1 (of ICTV's species Escherichia virus If1, genus Infulavirus)[11] and IKe (of ICTV's species Salmonella virus IKe, genus Lineavirus),[12] whereas Class II includes strains Pf1 (of ICTV's species Pseudomonas virus Pf1 of genus Primolicivirus),[13] and perhaps also Pf3 (of ICTV's species Pseudomonas virus Pf3 of genus Tertilicivirus),[14] Pf4[15] and PH75 (of NCBI's proposed species Thermus phage PH75, incertae sedis within Inoviridae).[16]
The DNA isolated from fd phage (of genus Inovirus) is single-stranded, and topologically a circle. That is, the DNA single strand extends from one end of the phage particle to the other and then back again to close the circle, although the two strands are not base-paired. This topology was assumed to extend to all other filamentous phages, but it is not the case for phage Pf4,[15] for which the DNA in the phage is single-stranded but topologically linear, not circular.[10] During fd phage assembly, the phage DNA is first packaged into a linear intracellular nucleoprotein complex with many copies of the phage gene 5 replication/assembly protein. The gene 5 protein is then displaced by the gene 8 coat protein as the nascent phage is extruded across the bacterial plasma membrane without killing the bacterial host.[17][18][2][19] This protein also binds with high affinity to G-quadruplex structures (although they are not present in the phage DNA) and to similar hairpin structures in phage DNA.[20]
The p1 protein of Ff phage (i. e. genus Inovirus), which is required for phage assembly at the membrane, has a membrane-spanning hydrophobic domain with the N-terminal portion in the cytoplasm and the C-terminal portion in the periplasm (the reverse of the orientation of the gene 8 coat protein). Adjacent to the cytoplasmic side of the membrane-spanning domain is a 13- residue sequence of p1 having a pattern of basic residues closely matching the pattern of basic residues near the C terminus of p8, but inverted with respect to the sequence. This assembly mechanism makes this phage a valuable system with which to study transmembrane proteins.[2][21][4] Gene 1, coding for an ATPase,[22] is a conserved marker gene that (along with three additional genetic features) was used to automatically detect inovirus sequences.[5]
Viral replication is cytoplasmic. Entry into the host cell is achieved by pilus-mediated adsorption into the host cell. Replication follows the ssDNA rolling circle model. DNA-templated transcription is the method of transcription. The virus exits the host cell by viral extrusion.[23] Viral assembly occurs at the inner membrane (in case of Gram-negative bacteria), mediated by a membrane-embedded motor protein complex.[23] This multimeric assembly complex, including p1 encoded by gene 1 (referred to as ZOT, zonula occludens toxin by researchers on Vibrio cholerae phage CTXΦ) is an ATPase containing functional and essential Walker motifs[22] that are thought to mediate the hydrolysis of ATP providing the energy for the assembly of the phage filament. Filamentous phage Cf1t from Xanthomonas campestris (of NCBI's proposed species Xanthomonas phage Cf1t, incertae sedis within Inoviridae, likely misspelled as Cflt),[24] was shown in 1987 to integrate into the host bacterial genome, and further such temperate filamentous phages have since been reported, many of which have been implicated in pathogenesis.[1]
The following genera are recognized:[7]
Phylogenetic trees and clades have been increasingly used to study taxonomy[25] of Inoviridae.[1][3][5][26]
On base of metagenomical data, the family has been proposed to be split into new families Amplinoviridae, Protoinoviridae, Photinoviridae, Vespertilinoviridae, Densinoviridae, and Paulinoviridae, all within order Tubulavirales, of course.[27]
Further notable proposed species are:
The filamentous particle seen in electron micrographs was initially incorrectly interpreted as contaminating bacterial pilus, but ultrasonic degradation, which breaks flexible filaments roughly in half,[29] inactivated infectivity as predicted for a filamentous bacteriophage morphology.[30] Three filamentous bacteriophages, fd, f1 and M13, were isolated and characterized by three different research groups in the early 1960s. Since these three phages differ by less than 2 percent in their DNA sequences, corresponding to changes in only a few dozen codons in the whole genome, for many purposes they can be considered to be identical.[31] Further independent characterization over the subsequent half-century was shaped by the interests of these research groups and their followers.[2]
Filamentous phages, unlike most other phages, are continually extruded through the bacterial membrane without killing the host.[19] Genetic studies on M13 using conditional lethal mutants, initiated by David Pratt and colleagues, led to description of phage gene functions.[32][33] Notably, the protein product of gene 5, which is required for synthesis of progeny single-stranded DNA, is made in large amounts in the infected bacteria,[34][35][36] and it binds to the nascent DNA to form a linear intracellular complex.[17] (The simple numbering of genes using Arabic numerals 1,2,3,4... introduced by the Pratt group is sometimes displaced by the practice of using Roman numerals I, II, III, IV... but the gene numbers defined by the two systems are the same).
Longer (or shorter) DNA can be included in fd phage, since more (or fewer) protein subunits can be added during assembly as required to protect the DNA, making the phage convenient for genetic studies.[37][38] The length of the phage is also affected by the positive charge per length on the inside surface of the phage capsid.[39] The genome of fd was one of the first complete genomes to be sequenced.[40]
The taxonomy of filamentous bacteriophage was defined by Andre Lwoff and Paul Tournier as family Inophagoviridae, genus I. inophagovirus, species Inophagovirus bacterii (Inos=fiber or filament in Greek), with phage fd (Hoffmann-Berling) as the type species.[41][42] "Phagovirus" is tautological, and the name of the family was altered to Inoviridae and the type genus to Inovirus. This nomenclature persisted for many decades,[9] although the definition of fd as type species was replaced as M13 became more widely used for genetic manipulation,[43][44] and for studies of p8 in membrane mimetic environments.[2] The number of known filamentous bacteriophages has multiplied many-fold by using a machine-learning approach, and it has been suggested that "the former Inoviridae family should be reclassified as an order, provisionally divided into 6 candidate families and 212 candidate subfamilies".[5] Phages fd, f1, M13 and other related phages are Ff phages, for F specific (they infect Escherichia coli carrying the F-episome) filamentous phages, using the concept of vernacular name.[45]
Filamentous bacteriophage engineered to display immunogenic peptides are useful in immunology and wider biological applications.[46][47][48][49] George Smith and Greg Winter used f1 and fd for their work on phage display for which they were awarded a share of the 2018 Nobel Prize in Chemistry. The creation and exploitation of many derivatives of M13 for a wide range of purposes, especially in materials science, has been employed by Angela Belcher and colleagues.[49][50][51][52] Filamentous bacteriophage can promote antibiotic tolerance by forming liquid crystalline domains[53] around bacterial cells.[54][10]
Electron micrograph of shadowed filamentous bacteriophage (inovirus) Filamentous bacteriophage is a family of viruses (Inoviridae) that infect bacteria. The phages are named for their filamentous shape, a worm-like chain (long, thin and flexible, reminiscent of a length of cooked spaghetti), about 6 nm in diameter and about 1000-2000 nm long. The coat of the virion comprises five types of viral protein, which are located during phage assembly in the inner membrane of the host bacteria, and are added to the nascent virion as it extrudes through the membrane. This family's simplicity makes it an appealing model system to research fundamental molecular biology concepts, and it has also shown promise as a tool in nanotechnology and immunology.
Inoviridae es una familia de virus que infectan procariotas (bacterias y arqueas).[1] Poseen un genoma con ADN de cadena sencilla como ácido nucleico por lo que pertenecen al Grupo II de la Clasificación de Baltimore, lo que significa que su genoma es ADN de cadena sencilla y que usan un intermediario de ADN de doble cadena para su replicación y transcripción. La cápside está estructuralmente definida por una simetría helicoidal, filamentosa y flexible y carecen de envoltura viral.
Se han descrito los siguientes géneros:
Su cápside está formada por asociación de unas proteínas estructurales cuya estructura fundamental es una hélice alfa. Su función es proteger y compactar el ADN. Tiene una región C-terminal con carga positiva, que interacciona con el ADN, neutralizando sus cargas y favoreciendo el compactamiento. La región N-terminal es hidrófilica y se orienta hacia el exterior de la partícula. Los monómeros se mantienen unidos entre sí gracias a interacciones hidrófobicas.
En uno de los extremos de la cápside encontramos una proteína de reconocimiento del hospedador, y en el otro extremo encontramos otras proteínas responsables de la asociación de los monómeros antes de salir de la célula.
El genoma de los virus es ADN circular cerrado de forma covalente. Tiene varias zonas de complementariedad interna, lo que hace que se pliegue en horquilla.
Los virus tienen agrupados los genes en 3 bloques funcionales: Estructurales, Control de la síntesis de ADN, y control de la formación de la cápside.
Algunos de los genes se encuentran solapados, con distinta fase de lectura.
El virus reconoce el pelo sexual gracias a la proteína g3. Eso induce la despolimerización de la pilina que forma el pelo. Por su parte, la cápside del virus se deforma. Conforme se despolimeriza el pelo, el virus se va acercando más a la membrana celular. Las proteínas de reconocimiento del virus se introducen en la membrana celular y se induce la entrada del ADN al interior de la célula gracias a unos transportadores celulares llamados TOL, que lo introducen por transporte activo.
La célula huésped reconoce el ADN1C e inmediatamente pone en marcha la síntesis de la cadena complementaria. Una vez tenemos ADN2C, éste se replica gracias a las enzimas bacterianas. Una vez hay suficientes copias de ADN, se activan las regiones promotoras, que son 4. Se transcriben un total de 4 tipos de ARNm, todos ellos policistrónicos (contienen varios genes cada uno). Una vez se traducen las proteínas, éstas inducen un cambio en el modelo de replicación para inducir la formación de ADN1C. Los virus usan el sistema de replicación en círculo rodante. Las enzimas de la bacteria, que van a hacer múltiples copias de la cadena + (la que contiene la información codificante), que se van a ir liberando.
Las copias de ADN1C se asocian con las proteínas g5 que lo estabilizan evitando que la célula lo copie a doble cadena.
La salida de las partículas de la célula se produce a través de un canal proteico que abren las proteínas del virus, tanto en la membrana plasmática como en la membrana externa. Estas proteínas se asocian a la membrana porque tienen péptido señal. Otras de las proteínas víricas se asocian al ADN1C y lo arrastran hacia el canal.
Según el ADN va saliendo por el canal, se va asociando a las proteínas de la cápside (g8). Así, la partícula vírica se va formando conforme se produce la salida de la célula. Finalmente se asociarán las proteínas de reconocimiento del hospedador y así se liberan cápsides maduras.
Datos: Q3502731
Especies: Inoviridae
Inoviridae es una familia de virus que infectan procariotas (bacterias y arqueas). Poseen un genoma con ADN de cadena sencilla como ácido nucleico por lo que pertenecen al Grupo II de la Clasificación de Baltimore, lo que significa que su genoma es ADN de cadena sencilla y que usan un intermediario de ADN de doble cadena para su replicación y transcripción. La cápside está estructuralmente definida por una simetría helicoidal, filamentosa y flexible y carecen de envoltura viral.
Inowirusy – rodzina wirusów, charakteryzujących się następującymi cechami:
Przebieg infekcji
Inowirusy – rodzina wirusów, charakteryzujących się następującymi cechami:
Symetria: pałeczkowata, kapsyd złożony z 5 białek Otoczka lipidowa: brak Kwas nukleinowy: ssDNA wielkości 6,5 kpz, kodujący 11 białek Wielkość: (do uzupełnienia) Gospodarz: bakterie Przykłady: fagi MB, f1, fdPrzebieg infekcji
Wirus zaraża osobniki męskie posiadające pilusy płciowe na swojej powierzchni, które rozpoznawane są przez białka kapsydu. Po wprowadzeniu DNA do komórki zachodzi synteza nici komplementarnej i powstaje forma replikacyjna RFI. RFI jest replikowane według modelu "σ". Do powstających w początkowej fazie nici potomnych dobudowywane są nici komplementarne. W wyniku tego powstaje więcej form RFI. Powstałe w wyniku ekspresji genów białka kapsydu są deponowane w błonie komórkowej bakterii. Inne białko wirusowe pV po uzyskaniu odpowiedniego stężenia w cytoplazmie zaczyna wiązać jednoniciowe cząsteczki DNA i zapobiega ich przekształcaniu w RFI, a następnie transportuje do błony komórkowej, gdzie jest zastępowane przez białka kapsydu. Po złożeniu wirionów potomnych opuszczają one komórkę bez dokonywania jej lizy.絲狀噬菌體科(Inoviridae, Filamentous Bacteriophages)，又譯作絲桿噬菌體科，是單鏈DNA病毒的一科。
