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

2、程中, 一個(gè)時(shí)期的基因產(chǎn)物是下一個(gè)時(shí)期表達(dá)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(zhuǎn)錄.N為表達(dá)遲早期基因所必需.有三個(gè)遲早期基因?yàn)檎{(diào)控基因: cII、cIII和Q.裂解周期需要基因cro和基因Q的表達(dá).溶源需要遲早期基因cII和cIII.6噬菌體裂解級(jí)聯(lián)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(guò)兩條早早期基因的終點(diǎn)而繼續(xù)轉(zhuǎn)錄.pQ是遲早期基因的產(chǎn)物, 也是抗終止子, 能使RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄晚期基因.因?yàn)槭删wDNA在感染后環(huán)化, 所以晚期基因組成了一個(gè)單獨(dú)的轉(zhuǎn)錄單元.8噬菌體圖譜顯示功能相關(guān)基因的成簇現(xiàn)象. 該基因組有48,514bp.9噬菌體有兩個(gè)早期轉(zhuǎn)錄單位; 在 “左向” 單位中, “上方”的鏈?zhǔn)窍蜃筠D(zhuǎn)錄; 在 “右向”單位中, “下方”的鏈表示向右轉(zhuǎn)錄.10噬菌體DNA在感染過(guò)程中成環(huán), 如此晚期基因簇形成一個(gè)完整轉(zhuǎn)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(guān)閉早早期基因的轉(zhuǎn)錄.因早早期基因會(huì)引發(fā)調(diào)控的級(jí)聯(lián)反應(yīng), 所以對(duì)它們的阻遏將阻止裂解周期的進(jìn)行.12噬菌體調(diào)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(guò)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(diào)控回路.阻抑物結(jié)合在OL位點(diǎn)關(guān)閉了從PL開始的N基因轉(zhuǎn)錄.阻抑物結(jié)合在OR位點(diǎn)關(guān)閉了cro基因轉(zhuǎn)錄,同時(shí)

5、, 它是cI基因轉(zhuǎn)錄所需要的.阻抑物結(jié)合到操縱基因上, 與此同時(shí)關(guān)閉通往裂解周期的途徑并促進(jìn)其自身的合成.15溶源通過(guò)一個(gè)自主調(diào)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(chǎn)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(xié)同結(jié)合操縱基因.一個(gè)阻抑物結(jié)合操縱基因后將增強(qiáng)下一

6、個(gè)阻抑物結(jié)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(jié)合.這種協(xié)同作用使低濃度阻抑物也能結(jié)合O1/O2位點(diǎn).18每個(gè)操縱基因包含三個(gè)阻抑物結(jié)合位點(diǎn), 它們與RNA聚合酶所結(jié)合的啟動(dòng)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(dāng)噬菌體阻抑物的兩個(gè)二聚體協(xié)同結(jié)合DNA時(shí), 一個(gè)二聚體的兩個(gè)亞基分別與另一個(gè)二聚體的一個(gè)亞基結(jié)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(jié)合區(qū)接觸

7、RNA聚合酶, 并使其穩(wěn)定地結(jié)合在PRM上.這是阻遏維持的自主調(diào)控基礎(chǔ).2112.16 Cooperative interactions increase the sensitivity of regulation. 協(xié)同作用可以增加調(diào)節(jié)的敏感性 結(jié)合在OL1和OL2的阻遏物二聚體與結(jié)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(jié)合在上面的二聚體相互作用. 這些協(xié)同作用可以增加調(diào)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(jié)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(dòng)子PRE上起始轉(zhuǎn)錄需要遲早期基因產(chǎn)物CII和CIII.CII蛋白直接作用于啟動(dòng)子而CIII蛋白則保護(hù)CII蛋白不被降解.從PRE開始的轉(zhuǎn)錄導(dǎo)致阻抑物的合成, 同時(shí)它也封閉了cro的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄, 這樣合成阻抑物.2612.18 A poor promoter requires cII protein. 弱啟動(dòng)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(jié)合啟動(dòng)子PRE.2712.19 Lysogeny requires several events. 溶源化需要一系列過(guò)程.cII/cIII啟動(dòng)阻抑物的合成也引發(fā)晚期基因轉(zhuǎn)錄的抑制.阻抑物的合成關(guān)閉了早早期基因和遲早期基因的表達(dá).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(xì)菌基因組中.28建立溶源需要一個(gè)級(jí)聯(lián)反應(yīng), 接著這個(gè)回路關(guān)閉并被阻抑物所維持的自主調(diào)控系統(tǒng)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(jié)合相同的操縱

10、基因, 但親和力不同.當(dāng)Cro蛋白結(jié)合OR3時(shí), 它阻礙RNA聚合酶結(jié)合到PRM上, 使其不再能保持阻抑物.當(dāng)Cro蛋白結(jié)合在OR或OL處的其他操縱基因時(shí), 它阻止了RNA聚合酶表達(dá)早早期基因, 間接阻斷阻抑物的生成.30裂解的級(jí)聯(lián)反應(yīng)需要Cro蛋白. 它一方面通過(guò)與PRM作用直接阻止阻抑物維持回路, 一方面關(guān)閉早期基因表達(dá), 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(dá)的遲早期階段在溶源態(tài)和裂解周期中是共同的.關(guān)鍵事件是cI