今天介绍的病毒是大肠杆菌T7噬菌体(T7 Virus、Bacteriophage T7)。

简介

       T7噬菌体(T7病毒)是一种噬菌体，一种感染细菌的病毒。它感染大肠杆菌的大多数菌株，并依赖这些宿主繁殖。T7噬菌体有一个裂解生命周期，这意味着它会破坏它感染的细胞。它还具有一些特性，使其成为实验的理想噬菌体：它的纯化和浓缩在化学分析中产生了一致的值；它可以通过暴露在紫外线下变得无传染性；可用于噬菌体展示，克隆RNA结合蛋白。

病毒发现历程

       在1945年Demerec和Fano的一项研究中，T7噬菌体被用来描述在大肠杆菌上裂解生长的七种噬菌体类型之一(T1到T7)。虽然这7种噬菌体的编号都是随意的，但T奇数噬菌体后来被发现具有与T偶噬菌体相同的形态学和生化特征。德裔美国生物物理学家Max Delbrück在20世纪30年代末研究了同一种病毒，称之为δ噬菌体，法裔加拿大微生物学家Félix d’herelle可能在20世纪20年代研究了它的近亲。

宿主

       T7噬菌体在大肠杆菌的粗糙菌株(即表面没有全长o抗原多糖的菌株)和其他一些肠道细菌上生长，但其近亲也会感染光滑甚至有荚膜的菌株。与其他类似的噬菌体相比，大肠杆菌对T7噬菌体的抗性更强。

病毒学特征

       T7噬菌体具有复杂的结构对称性，噬菌体的衣壳为二十面体，呈T=7对称。头部直径60纳米，尾部直径为19纳米，长28.5纳米，附着在衣壳上。感染时从衣壳中的蛋白质导致病毒DNA进入细胞时结构会发生改变。

病毒基因组

       T7噬菌体的基因组是最早完全测序的基因组之一，发表于1983年。噬菌体颗粒的头部包含约40 kbp的dsDNA基因组，编码55种蛋白质。该基因组的特征是有许多重叠的基因，通过“重构”基因组来产生T7.1，这些重叠基因被部分移除。

病毒生活史

       T7噬菌体在37˚C下的生命周期为17 min，即从侵染宿主细胞到释放新的噬菌体裂解的时间。由于潜伏期短，大多数生理研究都是在30˚C条件下进行的，感染细胞在30分钟后溶解。然而，在37˚C条件下，在最优条件下，在丰富的培养基结果中生长，T7的高适应度菌株仅为~11分钟。这种适应的噬菌体可以在一个小时的生长时间内有效地扩大其数量超过10兆数量级(10^13，1兆=10^12)。

入侵细胞

       T7噬菌体能够识别大肠杆菌细胞表面的特定受体，并通过其病毒尾部纤维与细胞表面结合。在某些T7噬菌体菌株中，尾部纤维被尾刺取代，尾刺通过酶活性降解细胞表面的O或K抗原。

       吸附和渗透过程使用溶菌酶在细菌细胞壁的肽聚糖层中创建一个开口，允许将病毒DNA转移到细菌中。T7样噬菌体的短而粗短的尾巴太短而无法跨越细胞的包膜，在感染开始时，为了将噬菌体基因组注射到细胞内，病毒粒子蛋白必须首先从尾巴尖端形成一条通道进入细胞质。随后，噬菌体释放5种开始病毒基因组复制和叫停宿主活动所需的蛋白质。

       T7噬菌体已经进化到可以推翻宿主细菌的几种防御机制，包括肽聚糖细胞壁和CRISPR系统，一旦T7噬菌体插入病毒基因组，宿主基因组的DNA复制过程停止，病毒基因组复制开始。

       在最佳条件下，T7噬菌体可在25分钟内完成裂解过程，导致大肠杆菌死亡。在裂解时，该病毒可产生100多个子代。

Gp5(T7DNA聚合酶)

        Gp5是T7噬菌体的DNA聚合酶。T7聚合酶利用大肠杆菌的内源性氧化还原蛋白硫氧还蛋白(一种氧化还原蛋白)作为噬菌体DNA复制过程中的滑动DNA钳(尽管硫氧还蛋白通常具有不同的功能)。滑动钳的功能是将聚合酶固定在DNA上，从而提高合成速度。

T7启动子、T7终止子与T7RNA聚合酶

      由于T7RNA聚合酶对T7启动子序列与T7终止子序列具有极高的亲和力，因此具有较高的表达水平，在分子生物学中被广泛应用。

T7启动子序列(加粗蓝色为转录起始序列)：

TAATACGACTCACTATAGGG

T7终止子序列：

CTAGCATAACCCCTTGGGGCCTCTAAACGGGTCTTGAGGGGTTTTTTG