Zgradba kompleksa za odločanje med lizogenim in litičnim ciklom faga lambda

From Wiki FKKT

(Difference between revisions)
Jump to: navigation, search
(New page: Bakteriofag lambda je virus, ki okuži E. Coli. Okužba z virusom se lahko začne razvijati v dve smeri, razvije se lahko litični ali lizogeni cikel. Odločitev kateri cikel se bo razvil,...)
Line 1: Line 1:
Bakteriofag lambda je virus, ki okuži E. Coli. Okužba z virusom se lahko začne razvijati v dve smeri, razvije se lahko litični ali lizogeni cikel. Odločitev kateri cikel se bo razvil, je odvisna od mnogih dejavnikov kot so temperatura, velikost celice, št. fagov, ki okuži posamezno celico … Čeprav je že veliko znano o genih, ki so ključni pri odločitvi med cikloma, pa še vedno obstaja veliko neznank pri samem poteku odločanja. Prav tako se moramo zavedati, da posamezno celico ponavadi okuži več virusov hkrati, vendar ne vsi ob istem času. Tako je pomembno kakšno kapaciteto transkripcije ima posamezna celica, torej koliko RNA polimeraze in DnaA replikatorskega iniciatorskega proteina je na voljo, ter kje v celici se nahajajo ti proteini glede na položaj virusne DNA v celici.  
Bakteriofag lambda je virus, ki okuži E. Coli. Okužba z virusom se lahko začne razvijati v dve smeri, razvije se lahko litični ali lizogeni cikel. Odločitev kateri cikel se bo razvil, je odvisna od mnogih dejavnikov kot so temperatura, velikost celice, št. fagov, ki okuži posamezno celico … Čeprav je že veliko znano o genih, ki so ključni pri odločitvi med cikloma, pa še vedno obstaja veliko neznank pri samem poteku odločanja. Prav tako se moramo zavedati, da posamezno celico ponavadi okuži več virusov hkrati, vendar ne vsi ob istem času. Tako je pomembno kakšno kapaciteto transkripcije ima posamezna celica, torej koliko RNA polimeraze in DnaA replikatorskega iniciatorskega proteina je na voljo, ter kje v celici se nahajajo ti proteini glede na položaj virusne DNA v celici.  
V sestavku je najprej pojasnjen mehanizem odločanja z izražanjem in regulacijo genov, nato vpliv na odločitev z upoštevanjem prisotnosti več različnih fagov, na koncu pa še časovni potek okužbe in sprememba odločitve.
V sestavku je najprej pojasnjen mehanizem odločanja z izražanjem in regulacijo genov, nato vpliv na odločitev z upoštevanjem prisotnosti več različnih fagov, na koncu pa še časovni potek okužbe in sprememba odločitve.
 +
 +
 +
== Regulacija genov ==
 +
 +
Takoj ob vstopu virusne DNA v citoplazmo se začne transkripcija genov, ki so ključni za odločitev med litičnim in lizogenim ciklom. Ti se nahajajo na operonih, ki so pod kontrolo promotorjev pR in pL. Na operonu s promotorjem pL se nahajajo geni za N in CIII, na operonu s promotorjem pR pa geni za Cro, CII, O, P in Q.
 +
 +
'''Ključni geni vključeni v odločitev'''
 +
 +
Protein N je transkripcijski antiterminator in omogoči, da se iz pL in pR transkriptov prepišejo ostali zgodnji geni. Na pL in pR se nahaja več terminatorskih mest in ko N ni prisoten na teh pride do terminacije. Ko pa je prisotnega dovolj N, se veže na nut (N utilization site)in omogoča nastanek daljših transkriptov.
 +
Cro se veže na operator oR in po negativni povratni zanki nadzira delovanje promotorja pR.
 +
CII je pomemben za odločitev in spodbuja lizogeni cikel ter spodbudi izražanje CI, ki je lizogeni efektor. CI se izraža iz promotorjev pRE in pRM.
 +
CIII je pozitivni regulator lizogenega cikla. Deluje kot inhibitor CII inhibitorja.
 +
Q je 'vratar' litičnega cikla. Če doseže pražno vrednost se začne transkripcija poznih genov in litični cikel. Q podobno kot N deluje kot antitermiantor.
 +
O in P sta ključna za iniciacijo replikacije fagne DNA.
 +
 +
'''Vplivi na odločitev'''
 +
 +
Okolje v katerem se celica nahaja fluktuira, kar se odrazi v različnih celičnih odzivih. To fagi izkoriščajo za povečanje fenotipske diverzitete. Zaradi fluktuacije v okolju pride do fluktuacij v sintezi proteinov, kar vpliva na odločitev med litičnim in lizogenim ciklom.
 +
Poleg tega pa je ključen proces za vzpostavitev katerega koli od ciklov replikacija DNA. Če v fagih ni prisoten gen za P, ti ne morejo niti lizirati celic, niti ne poteče lizogeni cikel. Torej ena sama kopija virusne DNA ni dovolj, da bi se vzpostavil kateri koli od ciklov. Za odločitev je pomembna tudi hitrost replikacije. Z njo se poveča število fagnih DNA v celici, kar spremeni hitrost transkripcije in s tem translacije.
 +
 +
'''Potek odločitve'''
 +
 +
Prva faza je pri obeh ciklih enaka. Najprej poteče transkripcija N in Cro. Sledi izražanje CIII, CII, O, P in Q. Prehitro odločitev za enega od ciklov prepreči Cro (preko zgoraj omenjene negativne povratne zanke). Sledi faza odločitve na katero vpliva tekmovanje med CII in Q. Za vzpostavitev lizogenega cikla se mora nakopičiti CII, ki spodbudi sintezo CI, ki pa ohranja odločitev na strani lizogenega cikla. CI in Cro tekmujeta za vezavna mesta na operatorjih oL in oR in s tem regulirata izražanje drug drugega. CI zavre sintezo Cro in replikacijo DNA. Fluktuacija hitrosti replikacije DNA vpliva, hitrost izražanja CI. Njegovo izražanje pa se regulira tudi preko pozitivne povratne zanke. Če je aktivnost CII nizka in se poveča izražanje Q se bo razvil litični cikel. Pri tem bo Cro zaustavil sintezo CI in dodatno prispeval k izbrani odločitvi.

Revision as of 14:16, 4 May 2020

Bakteriofag lambda je virus, ki okuži E. Coli. Okužba z virusom se lahko začne razvijati v dve smeri, razvije se lahko litični ali lizogeni cikel. Odločitev kateri cikel se bo razvil, je odvisna od mnogih dejavnikov kot so temperatura, velikost celice, št. fagov, ki okuži posamezno celico … Čeprav je že veliko znano o genih, ki so ključni pri odločitvi med cikloma, pa še vedno obstaja veliko neznank pri samem poteku odločanja. Prav tako se moramo zavedati, da posamezno celico ponavadi okuži več virusov hkrati, vendar ne vsi ob istem času. Tako je pomembno kakšno kapaciteto transkripcije ima posamezna celica, torej koliko RNA polimeraze in DnaA replikatorskega iniciatorskega proteina je na voljo, ter kje v celici se nahajajo ti proteini glede na položaj virusne DNA v celici. V sestavku je najprej pojasnjen mehanizem odločanja z izražanjem in regulacijo genov, nato vpliv na odločitev z upoštevanjem prisotnosti več različnih fagov, na koncu pa še časovni potek okužbe in sprememba odločitve.


Regulacija genov

Takoj ob vstopu virusne DNA v citoplazmo se začne transkripcija genov, ki so ključni za odločitev med litičnim in lizogenim ciklom. Ti se nahajajo na operonih, ki so pod kontrolo promotorjev pR in pL. Na operonu s promotorjem pL se nahajajo geni za N in CIII, na operonu s promotorjem pR pa geni za Cro, CII, O, P in Q.

Ključni geni vključeni v odločitev

Protein N je transkripcijski antiterminator in omogoči, da se iz pL in pR transkriptov prepišejo ostali zgodnji geni. Na pL in pR se nahaja več terminatorskih mest in ko N ni prisoten na teh pride do terminacije. Ko pa je prisotnega dovolj N, se veže na nut (N utilization site)in omogoča nastanek daljših transkriptov. Cro se veže na operator oR in po negativni povratni zanki nadzira delovanje promotorja pR. CII je pomemben za odločitev in spodbuja lizogeni cikel ter spodbudi izražanje CI, ki je lizogeni efektor. CI se izraža iz promotorjev pRE in pRM. CIII je pozitivni regulator lizogenega cikla. Deluje kot inhibitor CII inhibitorja. Q je 'vratar' litičnega cikla. Če doseže pražno vrednost se začne transkripcija poznih genov in litični cikel. Q podobno kot N deluje kot antitermiantor. O in P sta ključna za iniciacijo replikacije fagne DNA.

Vplivi na odločitev

Okolje v katerem se celica nahaja fluktuira, kar se odrazi v različnih celičnih odzivih. To fagi izkoriščajo za povečanje fenotipske diverzitete. Zaradi fluktuacije v okolju pride do fluktuacij v sintezi proteinov, kar vpliva na odločitev med litičnim in lizogenim ciklom. Poleg tega pa je ključen proces za vzpostavitev katerega koli od ciklov replikacija DNA. Če v fagih ni prisoten gen za P, ti ne morejo niti lizirati celic, niti ne poteče lizogeni cikel. Torej ena sama kopija virusne DNA ni dovolj, da bi se vzpostavil kateri koli od ciklov. Za odločitev je pomembna tudi hitrost replikacije. Z njo se poveča število fagnih DNA v celici, kar spremeni hitrost transkripcije in s tem translacije.

Potek odločitve

Prva faza je pri obeh ciklih enaka. Najprej poteče transkripcija N in Cro. Sledi izražanje CIII, CII, O, P in Q. Prehitro odločitev za enega od ciklov prepreči Cro (preko zgoraj omenjene negativne povratne zanke). Sledi faza odločitve na katero vpliva tekmovanje med CII in Q. Za vzpostavitev lizogenega cikla se mora nakopičiti CII, ki spodbudi sintezo CI, ki pa ohranja odločitev na strani lizogenega cikla. CI in Cro tekmujeta za vezavna mesta na operatorjih oL in oR in s tem regulirata izražanje drug drugega. CI zavre sintezo Cro in replikacijo DNA. Fluktuacija hitrosti replikacije DNA vpliva, hitrost izražanja CI. Njegovo izražanje pa se regulira tudi preko pozitivne povratne zanke. Če je aktivnost CII nizka in se poveča izražanje Q se bo razvil litični cikel. Pri tem bo Cro zaustavil sintezo CI in dodatno prispeval k izbrani odločitvi.

Personal tools