باکتریوفاژ T4 متعلق به فاژهای بزرگ سری T-even است. DNA فاژ T4 خطی، دو رشته ای است، دارای وزن مولکولی 120 * 10 6، طول 165 هزار جفت باز است که برای رمزگذاری حدود 200 ژن کافی است. موقعیت روی نقشه ژنتیکی تقریباً 100 ژن فاژ تعیین شد (شکل 1). مولکول‌های DNA فاژ با افزونگی انتهایی مشخص می‌شوند (طول این نواحی چند درصد کل طول DNA است، یعنی چندین هزار جفت باز). مولکول های DNA فاژ از نظر اندازه و ترکیب ژنتیکی یکسان هستند، اما از نظر توالی نوکلئوتیدی ناهمگن هستند (در نتیجه جایگشت های چرخه ای ژن ها).

T4 یک فاژ بسیار بزرگ است که دارای دستگاه تکثیر نسبتاً کامل و مستقل است. در عرض یک دقیقه پس از جذب فاژ T4، سنتز مولکول های میزبان تقریباً به طور کامل متوقف می شود، رونویسی برخی از ژن های فاژ آغاز می شود و 4 دقیقه بعد همانندسازی DNA فاژ در حال انجام است. عفونت فاژ T4 یک مدل عالی برای مطالعه کنترل تکثیر و بیان ژن است.

همانندسازی DNA فاژ T4 از نقطه ای بین ژن های 42 و 43 شروع می شود و در دو جهت پیش می رود. بعداً نقاط تکثیر زیادی بوجود می آیند که منجر به 60 چنگال تکرار می شود.

یکی از مزایای استفاده از فاژ T4 به عنوان یک سیستم مدل برای مطالعه همانندسازی DNA این است که تمام پروتئین های مورد نیاز برای طویل شدن زنجیره توسط فاژ کدگذاری می شوند. یازده پروتئین شناسایی شده‌اند که در شکل‌گیری و حرکت چنگال تکثیر نقش دارند، اما تنها ۵ مورد از آنها برای ایجاد سیستم هسته مورد نیاز است. اینها محصولات ژنهای 43 (T4 DNA پلیمراز)، 32 (پروتئین اتصال DNA تک رشته ای)، 44، 62، 45 (پروتئین های کمکی) هستند. برهمکنش این پروتئین ها وفاداری تکثیر را تعیین می کند.

در ترکیب DNA فاژ T4 (و سایر فاژهای T-even) به جای سیتوزین معمولی. شامل یک پایه غیر معمول - اکسی متیل سیتوزین (OMC) است. اکثر باقی مانده های OMC گلوکوزیله می شوند. DNA با چنین بازهای اصلاح شده تقریباً توسط تمام آنزیم های محدود کننده شناخته شده قطع نمی شود. آنزیم های محدود کننده E.coliبقایای OMC غیر گلوکوزیله را در توالی های خاص شناسایی کرده و چنین DNA را از بین می برد. فاژهای T-even نه تنها در برابر آنزیم های محدود کننده میزبان محافظت می کنند، بلکه نوکلئازهایی را نیز رمزگذاری می کنند که DNA میزبان اصلاح نشده را تجزیه می کنند و روی DNA فاژ عمل نمی کنند.

گلیکوزیلاسیون باقیمانده‌های OMC در DNA فاژ T4 از نظر ژنتیکی تعیین می‌شود و با انتقال باقی‌مانده‌های گلیکوزیل به DNA در عرض چند دقیقه پس از پلیمریزاسیون با کمک آنزیم‌های خاص، گلیکوزیل ترانسفرازها، انجام می‌شود. چنین روش مبارزه فقط در فاژ بزرگی مانند T4 می توانست به وجود بیاید.

باکتریوفاژ T4 یک ویروس بسیار پیچیده تر از TMV است. DNA دو رشته ای آن در مقایسه با حدود 165 ژن را شامل می شود

برنج. 30.7. بخشی از RNA TMV که مونتاژ یک ذره ویروس TMV را آغاز می کند.

برنج. 30.8. میکروگراف الکترونی ذرات نیمه بازسازی شده TMV از هر ویریون در حال رشد دو دنباله RNA قابل مشاهده است.

برنج. 30.9. طرح مونتاژ VTM. الف - ناحیه شروع در RNA یک حلقه تشکیل می دهد و به سوراخ مرکزی دیسک پروتئین می گذرد. دیسک به شکل مارپیچ "شوک واشر" تغییر می کند. ب - دیسک های جدید به انتهای RNA که حلقه در آن قرار دارد متصل می شود. یکی از انتهای RNA به طور مداوم از سوراخ مرکزی کشیده می شود و با دیسک های جدید تعامل می کند. نمایش شماتیک یک مولکول RNA در یک ویروس نیمه مونتاژ شده جهت حرکت RNA با یک فلش نشان داده می شود. (Batler P. J. G., Klug A., Sci.Amer., 1978.)

با 6 ژن TMV. با این حال، ساختار، تولید مثل، و روند مونتاژ فاژ T4 به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است، زیرا تحت آنالیزهای ژنتیکی و بیوشیمیایی فشرده قرار گرفته است. Virion T4 از یک سر تشکیل شده است. فرآیند و شش رشته (فیبریل) فرآیند (شکل 30.10). مولکول DNA آن در داخل یک پوسته پروتئینی ایکو وجهی بسته بندی شده و سر ویروس را تشکیل می دهد. این فرآیند شامل دو لوله کواکسیال است که توسط یک گردن کوتاه به سر متصل می شوند. در این فرآیند، غلاف انقباضی شفت مرکزی را احاطه می کند که از طریق آن DNA به باکتری میزبان وارد می شود. این فرآیند در انتها دارای یک صفحه پایه با شش دندانه کوتاه است که از آن شش رشته نازک بلند بیرون می‌آیند.

انتهای رشته های فرآیند به مکان های خاصی در سلول E. coli متصل می شوند. در نتیجه انقباض وابسته به ATP، غلاف سر فاژ را به سمت لایه بازال می کشد و رشته های پردازش می کند و در نتیجه میله مرکزی از دیواره سلولی نفوذ می کند، اما از غشای سلولی نفوذ نمی کند. سپس DNA فاژ در معرض قرار گرفته به غشای سلولی نفوذ می کند. پس از چند دقیقه، تمام واکنش های سنتز DNA، RNA و پروتئین سلولی متوقف می شود و سنتز ماکرومولکول های ویروسی آغاز می شود. به عبارت دیگر، ویروسی که سلول را آلوده می کند، مکانیسم های مصنوعی سلول باکتری را در اختیار گرفته و ژن های خود را جایگزین ژن های آن می کند.

سه گروه از ژن ها در DNA فاژ T4 وجود دارد که در مراحل مختلف عفونت رونویسی می شوند: قبل از شروع، اولیه و

برنج. 30.10. میکروگراف الکترونی فاژ T4. (ویلیامز آر سی، فیشر اچ دبلیو، اطلس میکروگرافیک الکترونی ویروس ها، سی سی توماس، اسپرینگفیلد،

1974. تجدید چاپ با اجازه ناشر.)

جدول 30.2. (به اسکن مراجعه کنید) ژن های فاژ T4

بعد. ژن های اولیه و اولیه قبل از سنتز DNA فاژ T4 رونویسی و ترجمه می شوند. برخی از پروتئین های کدگذاری شده توسط این ژن ها سنتز ماکرومولکول های سلولی را متوقف می کنند. اندکی پس از عفونت، DNA سلول میزبان توسط دئوکسی ریبونوکلئاز که توسط یکی از ژن های اولیه فاژ T4 کدگذاری شده است، تجزیه می شود. DNA فاژ T4 توسط این آنزیم هیدرولیز نمی‌شود، زیرا حاوی خوشه‌هایی (بقایای گروهی) سیتوزین نیست. DNA فاژ T4 به جای سیتوزین حاوی هیدروکسی متیل سیتوزین (HMC) است. علاوه بر این، باقی مانده های HMC در DNA T4 گلوکوزیله می شوند.

این مشتقات سیتوزین از طریق عمل چندین آنزیم مخصوص فاژ که در اوایل عفونت سنتز می شوند، به DNA باکتریوفاژ T4 وارد می شوند. یکی از آنها dCTP را برای تشکیل dCMP هیدرولیز می کند تا از الحاق dCTP به DNA فاژ T4 جلوگیری کند. سپس آنزیم دوم یک گروه هیدروکسی متیل را وارد dCMP می کند و

هیدروکسی متیل سیتیدیلات. آنزیم سوم α-هیدروکسی متیل سیتیدیلات را به تری فسفات تبدیل می کند که به عنوان بستری برای DNA پلیمرازها عمل می کند. در نهایت، آنزیم چهارم برخی از باقی مانده های هیدروکسی متیل سیتوزین DNA را گلیکوزیله می کند.

سنتز پروتئین های دیررس با تکثیر DNA فاژ T4 همراه است. در این مرحله پروتئین های کپسید و لیزوزیم تشکیل می شوند. هنگامی که مونتاژ ویریون های نتاج تکمیل شد، لیزوزیم دیواره سلولی باکتری را هیدرولیز کرده و آن را از بین می برد. تقریباً 20 دقیقه پس از عفونت، حدود دویست ذره ویروسی جدید ظاهر می شود.