ბაქტერიოფაგი T4 ეკუთვნის T- even სერიის დიდ ფაგებს. T4 ფაგის დნმ არის წრფივი, ორჯაჭვიანი, აქვს მოლეკულური წონა 120 * 10 6, სიგრძე 165 ათასი ბაზის წყვილი, რაც საკმარისია დაახლოებით 200 გენის კოდირებისთვის. განისაზღვრა თითქმის 100 ფაგის გენის გენეტიკურ რუკაზე პოზიცია (ნახ. 1). ფაგის დნმ-ის მოლეკულებს ახასიათებთ ტერმინალური სიჭარბე (ამ უბნების სიგრძე არის დნმ-ის მთელი სიგრძის რამდენიმე პროცენტი, ანუ რამდენიმე ათასი ბაზის წყვილი). ფაგის დნმ-ის მოლეკულები ზომითა და გენეტიკური შემადგენლობით იდენტურია, მაგრამ ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობით ჰეტეროგენულია (გენების ციკლური პერმუტაციების შედეგად).

T4 არის ძალიან დიდი ფაგი, რომელსაც აქვს საკმაოდ სრული და დამოუკიდებელი რეპლიკაციური აპარატი. T4 ფაგის ადსორბციიდან ერთ წუთში მასპინძელი მოლეკულების სინთეზი თითქმის მთლიანად ჩერდება, იწყება ზოგიერთი ფაგის გენის ტრანსკრიფცია და 4 წუთის შემდეგ უკვე მიმდინარეობს ფაგის დნმ-ის რეპლიკაცია. T4 ფაგის ინფექცია შესანიშნავი მოდელია რეპლიკაციისა და გენის ექსპრესიის კონტროლის შესასწავლად.

T4 ფაგის დნმ-ის რეპლიკაცია იწყება 42 და 43 გენებს შორის მდებარე წერტილში და მიდის ორი მიმართულებით. მოგვიანებით წარმოიქმნება მრავალი რეპლიკაციის წერტილი, რის შედეგადაც 60-მდე რეპლიკაციის ჩანგალი მოდის.

T4 ფაგის, როგორც მოდელის სისტემის გამოყენების ერთ-ერთი უპირატესობა დნმ-ის რეპლიკაციის შესასწავლად არის ის, რომ ჯაჭვის გაგრძელებისთვის საჭირო ყველა ცილა კოდირებულია ფაგის მიერ. იდენტიფიცირებულია თერთმეტი ცილა, რომლებიც მონაწილეობენ რეპლიკაციის ჩანგლის ფორმირებასა და მოძრაობაში, მაგრამ მათგან მხოლოდ 5 არის საჭირო ძირითადი სისტემის შესაქმნელად. ეს არის გენი 43 (T4 დნმ პოლიმერაზა), 32 (ერთჯაჭვიანი დნმ-ის დამაკავშირებელი ცილა), 44, 62, 45 (დამხმარე ცილები). ამ ცილების ურთიერთქმედება განსაზღვრავს რეპლიკაციის ერთგულებას.

T4 ფაგის (და სხვა T-ლუწი ფაგების) დნმ-ის შემადგენლობაში ჩვეულებრივი ციტოზინის ნაცვლად. მოიცავს უჩვეულო ბაზას - ოქსიმეთილციტოზინს (OMC). OMC ნარჩენების უმეტესობა გლუკოზირებულია. ასეთი მოდიფიცირებული ბაზების მქონე დნმ არ იჭრება თითქმის ყველა ცნობილი შემზღუდველი ფერმენტით. შეზღუდვის ფერმენტები ე.კოლიამოიცნობს არაგლუკოზირებული OMC ნარჩენებს გარკვეულ თანმიმდევრობაში და ანადგურებს ასეთ დნმ-ს. T-ლუწი ფაგები არა მხოლოდ იცავენ მასპინძლის შეზღუდვის ფერმენტებისგან, არამედ აკოდირებენ ნუკლეაზებს, რომლებიც ანადგურებენ მასპინძლის უცვლელ დნმ-ს და არ მოქმედებენ ფაგის დნმ-ზე.

T4 ფაგის დნმ-ში OMC ნარჩენების გლიკოზილირება გენეტიკურად არის განსაზღვრული; ეს ხდება გლიკოზილის ნარჩენების დნმ-ზე გადატანით პოლიმერიზაციის შემდეგ რამდენიმე წუთში სპეციფიური ფერმენტების, გლიკოზილტრანსფერაზას დახმარებით. ბრძოლის ასეთი მეთოდი შეიძლებოდა გაჩენილიყო მხოლოდ ისეთ დიდ ფაგში, როგორიც T4 იყო.

ბაქტერიოფაგი T4 ბევრად უფრო რთული ვირუსია, ვიდრე TMV. მისი ორჯაჭვიანი დნმ შეიცავს დაახლოებით 165 გენს

ბრინჯი. 30.7. TMV რნმ-ის მონაკვეთი, რომელიც იწყებს TMV ვირუსის ნაწილაკების შეკრებას.

ბრინჯი. 30.8. ნაწილობრივ რეკონსტრუირებული TMV ნაწილაკების ელექტრონული მიკროგრაფი. რნმ-ის ორი კუდი ჩანს, რომლებიც ვრცელდება თითოეული მზარდი ვირიონიდან.

ბრინჯი. 30.9. VTM შეკრების სქემა. A - რნმ-ში დაწყების რეგიონი ქმნის მარყუჟს და გადადის ცილის დისკის ცენტრალურ ხვრელში. დისკი იცვლება სპირალისებური "შოკის სარეცხი" ფორმაში. B - ახალი დისკები მიმაგრებულია რნმ-ის ბოლოს, სადაც მარყუჟი მდებარეობს. რნმ-ის ერთ-ერთი ბოლო გამუდმებით მიათრევს ცენტრალურ ხვრელს და ურთიერთქმედებს ახალ დისკებთან. რნმ-ის მოლეკულის სქემატური წარმოდგენა ნაწილობრივ აწყობილ ვირუსში. რნმ-ის მოძრაობის მიმართულება მითითებულია ისრით. (Batler P. J. G., Klug A., Sci.Amer., 1978.)

6 TMV გენით. თუმცა, T4 ფაგის სტრუქტურა, რეპროდუქცია და შეკრების პროცესი საკმაოდ კარგად არის შესწავლილი, რადგან მას ექვემდებარება ინტენსიური გენეტიკური და ბიოქიმიური ანალიზი. Virion T4 შედგება თავისაგან. პროცესი და პროცესის ექვსი ძაფები (ფიბრილები) (სურ. 30.10). მისი დნმ-ის მოლეკულა მჭიდროდ არის შეფუთული იკოსაედრული ცილის გარსში და ქმნის ვირუსის სათავეს. პროცესი შედგება ორი კოაქსიალური მილისგან, რომლებიც დაკავშირებულია თავთან მოკლე კისრით. ამ პროცესში კონტრაქტული გარსი აკრავს ცენტრალურ ლილვს, რომლის მეშვეობითაც დნმ შეჰყავთ მასპინძელ ბაქტერიაში. პროცესი ბოლოში ატარებს ბაზალურ ფირფიტას ექვსი მოკლე კბილით, საიდანაც ვრცელდება ექვსი გრძელი თხელი ძაფები.

პროცესის ძაფების ბოლოები აკავშირებს E. coli უჯრედის კონკრეტულ უბნებს. ATP-ზე დამოკიდებული შეკუმშვის შედეგად, გარსი მიიზიდავს ფაგის თავს ბაზალურ ლამინამდე და ამუშავებს ძაფებს, რის შედეგადაც ცენტრალური ღერო აღწევს უჯრედის კედელში, მაგრამ არა უჯრედის მემბრანაში. გამოვლენილი ფაგის დნმ შემდეგ აღწევს უჯრედის მემბრანაში. რამდენიმე წუთის შემდეგ ჩერდება უჯრედული დნმ-ის, რნმ-ის და ცილის სინთეზის ყველა რეაქცია და იწყება ვირუსული მაკრომოლეკულების სინთეზი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ვირუსი, რომელიც აინფიცირებს უჯრედს, იღებს ბაქტერიული უჯრედის სინთეზურ მექანიზმებს და ცვლის მის გენებს საკუთარი გენებით.

T4 ფაგის დნმ-ში არის გენების სამი ჯგუფი, რომლებიც ტრანსკრიბირებულია ინფექციის სხვადასხვა სტადიაზე: ადრეული, ადრეული და

ბრინჯი. 30.10. T4 ფაგის ელექტრონული მიკროგრაფი. (Williams R. C., Fisher H. W., ვირუსების ელექტრონული მიკროგრაფიული ატლასი, C. C. Thomas, Springfield,

1974. გადაბეჭდილია გამომცემლის კეთილი ნებართვით.)

ცხრილი 30.2. (იხ. სკანირება) T4 ფაგის გენები

მოგვიანებით. ადრეული და ადრეული გენები ტრანსკრიბირებულია და თარგმნილია T4 ფაგის დნმ-ის სინთეზამდე. ამ გენების მიერ კოდირებული ზოგიერთი ცილა აფერხებს უჯრედული მაკრომოლეკულების სინთეზს. ინფექციის შემდეგ მალევე, მასპინძელი უჯრედის დნმ იშლება დეზოქსირიბონუკლეაზას მიერ, რომელიც კოდირებულია T4 ფაგის ერთ-ერთი ადრეული გენით. თავად T4 ფაგის დნმ არ ჰიდროლიზდება ამ ფერმენტის მიერ, რადგან ის არ შეიცავს ციტოზინის კლასტერებს (ჯგუფურ ნარჩენებს). T4 ფაგის დნმ ციტოზინის ნაცვლად შეიცავს ჰიდროქსიმეთილციტოზინს (HMC). გარდა ამისა, HMC ნარჩენები T4 დნმ-ში გლუკოზირებულია.

ციტოზინის ეს წარმოებულები ინკორპორირებულია T4 ბაქტერიოფაგის დნმ-ში რამდენიმე ფაგ-სპეციფიკური ფერმენტის მოქმედებით, რომლებიც სინთეზირებულია ინფექციის დასაწყისში. ერთ-ერთი მათგანი აჰიდროლიზებს dCTP-ს dCMP-ის წარმოქმნით, რათა თავიდან აიცილოს dCTP-ს T4 ფაგის დნმ-ში ინკორპორაცია. შემდეგ მეორე ფერმენტი შემოაქვს ჰიდროქსიმეთილის ჯგუფს dCMP-ში და

ჰიდროქსიმეთილციტიდილატი. მესამე ფერმენტი გარდაქმნის α-ჰიდროქსიმეთილციტიდილატს ტრიფოსფატად, რომელიც ემსახურება როგორც სუბსტრატს დნმ-პოლიმერაზებისთვის. საბოლოოდ, მეოთხე ფერმენტი გლიკოზილატებს დნმ-ის ზოგიერთ ჰიდროქსიმეთილციტოზინის ნარჩენებს.

გვიანი ცილების სინთეზი დაკავშირებულია T4 ფაგის დნმ-ის რეპლიკაციასთან. ამ ეტაპზე წარმოიქმნება კაფსიდური ცილები და ლიზოზიმი. როდესაც შთამომავლობის ვირიონების შეკრება დასრულებულია, ლიზოზიმი ჰიდროლიზებს ბაქტერიის უჯრედის კედელს და ანადგურებს მას. დაინფიცირებიდან დაახლოებით 20 წუთის შემდეგ ჩნდება დაახლოებით ორასი ახალი ვირუსული ნაწილაკი.