Regulacija litičkog/lizogenog ciklusa kod λ bakteriofaga

1. Regulacija litičkog/lizogenog ciklusa kod λ bakteriofaga

2. Životni ciklus λ bakteriofaga • Genom linearna dvolančana DNK sa jednolančanim komlementarnim krajevima (12 nukleotida, cos mesta)

3. Životni ciklus λ bakteriofaga • Umereni bakteriofag • Stupa sa domaćinom u litički ili lizogeni ciklus • Lizogene bakterije sadrže profag • Lizogena indukcija – prelazak u litički ciklus

4. Prvi koraci u genskoj ekspresiji su isti i za lizogeni ciklus i za litički ciklus.

5. Životni ciklus λ bakteriofaga Po infekciji bakerije E.coli linearna dvolančana DNKλ faga se cirkularizuje, tako što se dva komplementarna jednolančana kraja nađu i uz pomoć DNK ligaze domaćina spoje.

6. Litički ciklus

7. transkripcije DNK λ faga RNK polimerazama E.coli • transkripcija započinje na dva ključna promotora koji se zovu PL i PR • transkripcija N i cro gena • Cro protein je neophodan za ulazak faga u litički ciklus. Šema cirkularne dvolančane DNK λ faga

8. N protein – antiterminator, blokira terminatorske sekvence transkripcije • nastaju duži transkripti koji sadrže cII, cIII, O, P i Q gene • Q protein je takođe antiterminator • N i Q proteini dozvoljavaju transkripciju počevši sa promotora PR čitavom dužinom hromozoma, koja rezultira stvaranjem kasnih proteina

9. Lizogeni ciklus

10. Da bi se odigrao lizogeni ciklus, moraju se desiti dva događaja: 1. produkcija svih kasnih proteina mora biti sprečena 2. kopija lambda genoma mora biti integrisana u hromozom ćelije domaćina

11. lizogeni ciklus počinje traskripcijom cI gena i nastajanjem proteina represora • protein represor blokira ekspresiju svih ostalih gena, sem sopstvenog • jedini gen koji je eksprimiran je cI gen • promotor na kome započinje transkripcija cI gena je PE • za razliku od drugih promotora, PE mora biti aktiviran da bi došlo do transkripcije cI gena • aktivira ga cII protein i tako se stvara cI protein • cII protein degraduje proteaza domaćina • cIII protein štiti cII protein od proteaza i stabiliše ga • cI protein (λ represor protein) je neophodan za lizogeni ciklus • ćeliju čini imunom na superinfekciju istorodnim virusom tako što se vezuje za operatorske sekvence uokviru gena nove DNK

12. cII protein aktivira i još jedan promotor koji je neophodan za stvaranje integraze • integraza je enzim koji služi za itegraciju DNK faga u bakterijski hromozom

13. odluka da li će se ući u litički ili lizogeni ciklus donosi se po sintezi ranih proteina: N, cro, P, Q, cII i cIII • zasnovana je na kompeticiji između cro i cI proteina • ukoliko preovlada cI protein uslediće lizogeni ciklus • ukoliko preovlada cro protein uslediće litički ciklus

14. Na koji način se ostvaruje kompeticija? • Oba mogu da se vežu za mesta na DNK operatorima OL i OR. • OR poseduje 3 vezujuća mesta za koja se vezuju cro i cI proteini suprotnim redosledom • cI protein ima veći afinitet da se veže za ova mesta od cro proteina, tako da količina cro proteina u odnosu na cI protein u tom pogledu neće biti presudna

15. dok god se cI protein stvara u velikim količinama, litički ciklus je blokiran, a ostaje aktivan lizogeni ciklus • cI protein se vezuje za OR i OL i gasi ekspresiju gena sa PR i PL i tako blokira litički ciklus • lambda represor je potreban da bi se održao lizogeni ciklus • ako se uništi u lizogenoj ćeliji, uslediće litički ciklus

16. cro protein se takođe vezuje operatore OL i OR • vezivanjem za mesto 3, isključuje ekspresiju cI gena sa PM • ako cro proteina ima dovoljno da se veže i za mesto 1, isključuje se ekspresija sa PR i PL

17. Od čega zavisi li će λ bakteriofag ući u litički ili lizogeni ciklus? Zavisi od energetskog stanja u ćeliji. Ućiće u litički ciklus samo ukoliko je energetsko stanje u ćeliji povoljno.

18. Lizogena indukcija - prelazak virusa iz lizogenog ciklusa u litički ciklus • Spoljašnji uslovi imaju važnu ulogu u Cro/cI kompeticiji, i otuda na odluku da li će doći do litičkog ili lizogenog ciklusa. • npr. u optimalnim uslovma za rast, proteaza ćelije domaćina degraduje cII protein • dobri uslovi rasta za ćeliju domaćina favorizuju litički ciklus bakteriofaga • agensi koji dovode do oštećenja molekula DNK ujedno dovode i do lizogene indukcije • SOS odgovor • bakterijski protein označen kao RecA konvertuje se u proteazu, koja uništava između ostalog λ represor, dolazi do litičkog ciklusa, i na kraju do ćelijske lize • Lizogena indukcija λ bakteriofaga je stoga indirektna posledica oštećenja DNK u okviru hromozoma ćelije domaćina.