今天介绍的病毒是M13噬菌体，她是最长的噬菌体。

简介

       M13 是丝状噬菌体的成员。该病毒由环状正义单链DNA(ssDNA)组成，其长度为6407个核苷酸，包裹在大约2700个主要外壳蛋白p8组成的衣壳中，并被四种不同的次要外壳蛋白(p3 和p6在一端，p7 和p9在另一端)中的每一种约5个拷贝覆盖。次要外壳蛋白p3附着在宿主大肠杆菌F菌毛尖端的受体上。 生命周期相对较短，早期噬菌体后代在感染后十分钟离开细胞。M13噬菌体是溶原性噬菌体，在不杀死宿主细胞的情况下释放其后代。 感染导致大肠杆菌草坪出现混浊斑块，与常规裂解斑块相比具有中等不透明度。 然而，在受感染的细胞中可以看到细胞生长速度的降低。M13质粒用于许多重组DNA过程，该病毒还用于噬菌体展示、定向进化、纳米结构和纳米技术应用。

病毒粒子

       噬菌体外壳主要由称为p8的50个氨基酸的蛋白质组装而成，该蛋白质由噬菌体基因组中的基因8编码。 对于野生型M13粒子，需要大约2700个p8拷贝才能使涂层长约900 nm。 尽管外套的尺寸是灵活的，并且 p8 拷贝的数量会进行调整以适应它包装的单链基因组的大小。噬菌体似乎仅限于天然 DNA 含量的大约两倍。 然而，噬菌体蛋白(p3)的缺失会阻止从宿主大肠杆菌中完全逃脱，并且可以看到从大肠杆菌宿主中脱落的噬菌体长度是正常长度的10-20倍，并带有多个噬菌体基因组。

       在细丝的一端是表面暴露蛋白质(p9)的五个副本和一个更隐蔽的伴侣蛋白质(p7)。如果p8 形成噬菌体的轴，则p9和p7形成显微照片中可见的“钝”端。 这些蛋白质非常小，分别仅包含33和32个氨基酸，尽管可以将一些额外的残基添加到每个的N端部分，然后呈现在外壳的外面。 在噬菌体颗粒的另一端是暴露的表面(p3)及其较少暴露的辅助蛋白(p6)的五个副本。 它们形成噬菌体的圆形尖端，并且是感染期间与大肠杆菌宿主相互作用的第一个蛋白质。 蛋白质p3也是与宿主接触的最后一个点，作为来自细菌表面的新噬菌体芽。

复制过程

        以下是在大肠杆菌中复制 M13 所涉及的步骤。

         病毒正义链 DNA 进入细胞质

         互补反义链由细菌酶合成

        DNA 回旋酶是一种 II 型拓扑异构酶，作用于双链 DNA 并催化双链 DNA 中负超螺旋的形成，最终产物是亲本复制形式 (RF) DNA。

       病毒基因组的转录和翻译始于宿主资源，包括 p2。

        噬菌体蛋白 p2 在 RF 中切开正义链

        3'-羟基作为产生新病毒链的引物

        p2 使置换的病毒正义链 DNA 环化

        产生的后代双链 RF 分子池

        RF的反义链是转录的模板

        mRNA 被翻译成噬菌体蛋白

       细胞质中的噬菌体蛋白有 p2、p10 和 p5，它们是 DNA 复制过程的一部分。 其他噬菌体蛋白被合成并插入细胞质或外膜。

       p5 二聚体结合新合成的单链 DNA 并防止转化为 RF DNA。p5 翻译的时间和衰减是必不可少的。

       RF DNA合成继续，p5数量达到临界浓度

      DNA复制切换到正义病毒DNA的合成

      p5-DNA结构长约800 nm，直径约8 nm

       p5-DNA复合物是噬菌体组装反应的底物

       不同寻常的是，主要外壳蛋白可以在翻译后插入膜，即使是那些缺乏易位结构的膜，甚至可以插入不含蛋白质的脂质体。

相关研究

      George Smith 等人表明，EcoRI核酸内切酶的片段可以融合在f1丝状噬菌体的独特Bam位点，从而在基因3中表达，其蛋白质p3可从外部进入。M13噬菌体在基因3中没有这个独特的Bam位点。M13噬菌体必须被设计成具有可访问的插入位点，这使其在处理不同大小的插入时的灵活性受到限制。 由于M13噬菌体展示系统在噬菌体上重组蛋白的位置和数量方面具有很大的灵活性，因此它是构建或用作纳米结构支架的流行工具。例如，噬菌体可以被设计成在每个末端和沿其长度具有不同的蛋白质。 这可用于组装用于电池的金或氧化钴纳米线等结构或将碳纳米管包装成直束以用于光伏发电。

       下期是单链DNA病毒的收尾，介绍的病毒是输血传播病毒(Transfusion Transmitted Virus)。