1、Chapter 12PHAGE STRATEGIES噬菌體策略1裂解進程包括噬菌體顆粒的復制和宿主細菌的破裂, 而溶源生存方式使噬菌體基因組成為細菌遺傳信息的一部分.12.1 Introduction 引言2細菌中存在的若干種獨立的遺傳單位.312.3 Lytic development is controlled by a cascade. 裂解發(fā)育受級聯反應控制.感染后, 通過宿主RNA聚合酶轉錄的早期基因包括或組成了用于噬菌體中期基因表達必需的調節(jié)因子.這些中期基因又包括了用于晚期基因轉錄的調節(jié)因子.這導致噬菌體感染過程中的各組基因的有序表達.4噬菌體裂解進程由級聯反應所調控, 在這個過

2、程中, 一個時期的基因產物是下一個時期表達的基因所必需的.512.6 Lambda immediate early and delayed early genes are needed for both lysogeny and the lytic cycle. 裂解周期和溶源化都需要噬菌體早早期和遲早期基因.噬菌體有兩條早早期基因, N和cro, 它們由宿主RNA聚合酶轉錄.N為表達遲早期基因所必需.有三個遲早期基因為調控基因: cII、cIII和Q.裂解周期需要基因cro和基因Q的表達.溶源需要遲早期基因cII和cIII.6噬菌體裂解級聯途徑與溶源回路連鎖.712.7 The lytic

3、cycle depends on antitermination. 裂解周期依賴抗終止作用.pN是抗終止因子, 能使RNA聚合酶通過兩條早早期基因的終點而繼續(xù)轉錄.pQ是遲早期基因的產物, 也是抗終止子, 能使RNA聚合酶轉錄晚期基因.因為噬菌體DNA在感染后環(huán)化, 所以晚期基因組成了一個單獨的轉錄單元.8噬菌體圖譜顯示功能相關基因的成簇現象. 該基因組有48,514bp.9噬菌體有兩個早期轉錄單位; 在 “左向” 單位中, “上方”的鏈是向左轉錄; 在 “右向”單位中, “下方”的鏈表示向右轉錄.10噬菌體DNA在感染過程中成環(huán), 如此晚期基因簇形成一個完整轉錄單元.1112.8 Lysog

4、eny is maintained by repressor protein. 溶源態(tài)依靠阻抑物維持.cI基因突變后不能維持溶源態(tài).cI 編碼作用于OL和OR操縱基因的阻抑物, 關閉早早期基因的轉錄.因早早期基因會引發(fā)調控的級聯反應, 所以對它們的阻遏將阻止裂解周期的進行.12噬菌體調控區(qū)含有一些反式作用功能和順式作用元件.13野生型噬菌體和烈性突變體可以通過噬菌斑的形態(tài)區(qū)分.1412.9 Repressor maintains an autogenous circuit. 阻抑物維持自主調控回路.阻抑物結合在OL位點關閉了從PL開始的N基因轉錄.阻抑物結合在OR位點關閉了cro基因轉錄,同時

5、, 它是cI基因轉錄所需要的.阻抑物結合到操縱基因上, 與此同時關閉通往裂解周期的途徑并促進其自身的合成.15溶源通過一個自主調控回路維持. 如果回路被干擾, 則裂解周期開始.1612.10 The repressor and its operators define the immunity region. 阻抑物和它的操縱基因界定了免疫區(qū).溶源性噬菌體產生免疫性, 而不再被具有同一免疫區(qū)的其他噬菌體所感染.1712.14 Repressor dimers bind cooperatively to the operator. 阻抑物二聚體協同結合操縱基因.一個阻抑物結合操縱基因后將增強下一

6、個阻抑物結合相鄰操縱基因的親和力.與OL1和OR1的親和力比其他操縱基因大10倍, 所以它們首先被結合.這種協同作用使低濃度阻抑物也能結合O1/O2位點.18每個操縱基因包含三個阻抑物結合位點, 它們與RNA聚合酶所結合的啟動子重疊. OL以與通常方向相反的位置把放以便與OR比較. 19當噬菌體阻抑物的兩個二聚體協同結合DNA時, 一個二聚體的兩個亞基分別與另一個二聚體的一個亞基結合. 2012.15 Repressor at OR2 interacts with RNA polymerase at PRM. OR2上的阻抑物與PRM上的RNA聚合酶相互作用.OR2上的阻抑物的DNA結合區(qū)接觸

7、RNA聚合酶, 并使其穩(wěn)定地結合在PRM上.這是阻遏維持的自主調控基礎.2112.16 Cooperative interactions increase the sensitivity of regulation. 協同作用可以增加調節(jié)的敏感性 結合在OL1和OL2的阻遏物二聚體與結合在OR1和OR2的二聚體相互作用并形成八聚體. 八聚體的形成可將OL3靠近OR3, 這樣可以允許結合在上面的二聚體相互作用. 這些協同作用可以增加調節(jié)的敏感性. 22OL和OR上的阻遏物相互作用并形成八聚體.23更高濃度的阻遏物結合到OL3和OR3.2412.17 The cII and cIII genes

8、are needed to establish lysogeny. cII和cIII基因是建立溶源態(tài)所需的.RNA聚合酶在啟動子PRE上起始轉錄需要遲早期基因產物CII和CIII.CII蛋白直接作用于啟動子而CIII蛋白則保護CII蛋白不被降解.從PRE開始的轉錄導致阻抑物的合成, 同時它也封閉了cro的轉錄.25在PRE上, cII蛋白與RNA聚合酶互相作用, 開始從cro基因反義鏈到cI基因的轉錄, 這樣合成阻抑物.2612.18 A poor promoter requires cII protein. 弱啟動需要cII蛋白.PRE在-10區(qū)和-35區(qū)有非典型的序列.只有在cII蛋白存在

9、下, RNA聚合酶才結合啟動子PRE.2712.19 Lysogeny requires several events. 溶源化需要一系列過程.cII/cIII啟動阻抑物的合成也引發(fā)晚期基因轉錄的抑制.阻抑物的合成關閉了早早期基因和遲早期基因的表達.阻抑物開啟了維持自身合成的回路.在溶源態(tài)建立的最后階段, 噬菌體DNA整合到細菌基因組中.28建立溶源需要一個級聯反應, 接著這個回路關閉并被阻抑物所維持的自主調控系統所取代. 2912.20 The cro repressor is needed for lytic infection. 裂解感染需要阻抑物cro.Cro蛋白和阻抑物結合相同的操縱

10、基因, 但親和力不同.當Cro蛋白結合OR3時, 它阻礙RNA聚合酶結合到PRM上, 使其不再能保持阻抑物.當Cro蛋白結合在OR或OL處的其他操縱基因時, 它阻止了RNA聚合酶表達早早期基因, 間接阻斷阻抑物的生成.30裂解的級聯反應需要Cro蛋白. 它一方面通過與PRM作用直接阻止阻抑物維持回路, 一方面關閉早期基因表達, 間接阻止阻抑物的合成. 3112.21 What determines the balance between lysogeny and the lytic cycle? 什么決定了溶源態(tài)和裂解周期之間的平衡?Cro蛋白和阻抑物表達的遲早期階段在溶源態(tài)和裂解周期中是共同的.關鍵事件是cI