P1噬菌體 - 概述

---

簡介

噬菌體透過兩種途徑複製自身，即裂解迴圈和溶源迴圈。這兩個迴圈的區別在於，在裂解階段，噬菌體組裝其顆粒並導致宿主細菌破裂，而在溶源迴圈中，噬菌體將其一段DNA整合到宿主基因組中，並在細菌分裂時傳遞給其他世代。

溶源迴圈也稱為溫和階段，噬菌體P1就是這樣一種表現出溶源性的病毒。在本節中，我們將討論P1噬菌體的結構、基因組和意義。

P1噬菌體 - 概述

溫和噬菌體具有將其遺傳物質片段整合到宿主基因組中的獨特能力，透過這樣做，噬菌體成為前噬菌體，其重組基因組稱為溶源菌。在有利條件下，噬菌體可能會切換到裂解迴圈，透過破壞宿主細胞釋放自身。

噬菌體P1或P1噬菌體也是一種感染大腸桿菌和某些其他細菌的溫和噬菌體。與其他溫和噬菌體不同的是，它不像噬菌體λ那樣將其遺傳物質整合到宿主基因組中，而是以質粒的形式存在並獨立於宿主基因組複製。

P1噬菌體的結構

P1噬菌體的結構與T4噬菌體相似。它由三個部分組成，即頭部、頸部和尾部。

頭部

它由一個二十面體頭部組成，將病毒的雙鏈DNA包裹在稱為衣殼的蛋白質外殼內。頭部的一側連線到尾部。

頸部

頸部連線到頭部的底部，由收縮膜環組成。頸部有助於在病毒組裝過程中連線尾部纖維。

尾部

P1包含兩套完整的尾部纖維。每一套識別細菌細胞表面不同的受體。尾部有助於宿主細胞膜的附著和穿透。這部分P1對於感染非常關鍵。

P1噬菌體的基因組

• 與T4和λ等其他溫和噬菌體相比，P1的長度中等，接近93千鹼基。

• P1噬菌體的遺傳物質是雙鏈DNA，在宿主外部呈線性，但一旦噬菌體進入宿主細胞，它就會環化並呈現質粒的形狀。

• 末端冗餘 - 有時由於存在連線體DNA鏈，病毒DNA的長度看起來比實際長，這使得DNA分子的末端相同且長度為110千鹼基。這種現象稱為末端冗餘。

• P1噬菌體的基因組可以編碼5個非翻譯基因和112種蛋白質。

P1噬菌體生命週期

以下是P1噬菌體生命週期中涉及的步驟

附著和穿透

P1藉助尾部纖維附著在細菌細胞表面。然後，藉助尾部纖維上的收縮膜，它將遺傳物質注入宿主。

在下一步中，cre酶由病毒DNA編碼，結合末端冗餘鹼基，導致P1噬菌體的雙鏈線性DNA環化。

病毒保持在裂解迴圈中或進入溶源階段，具體取決於P1存在的生理條件。

溶源階段

由於質粒的大小很大，由於末端冗餘，P1噬菌體質粒的複製數相對較低。

保持較低的複製數非常重要，以減少對溶源菌的代謝負擔。

儘管質粒的複製數很低，這降低了其傳遞到子細菌細胞的機會，但病毒有獨特的解決方案來緩解這個問題，方法是 -

• 殺死丟失質粒的子細胞。

• 藉助Cre-lox重組快速解開纏繞的質粒。

• 透過嚴格調節複製過程，確保每次宿主細胞分裂時，質粒也隨之分裂。

裂解階段

病毒質粒的複製是雙向的，並透過滾環機制發生。

一旦複製完成並組裝了病毒顆粒，就會啟動裂解階段，導致宿主細胞的破壞和病毒顆粒的釋放，整個迴圈重複。

P1噬菌體的意義

• P1噬菌體引起了科學家的極大興趣，因為它可以透過轉導過程將DNA從一個細菌轉移到另一個細菌。

• 由於它可以攜帶大的DNA片段，因此P1噬菌體可用作克隆實驗中的克隆載體。

• Cre重組酶由P1噬菌體合成，用於時間特異性和細胞特異性重組程式。

結論

噬菌體P1也稱為P1噬菌體，是一種溫和或溶源性噬菌體。它與同一類的其他噬菌體不同，因為它不會將其遺傳物質整合到宿主基因組中。它將線性DNA環化形成質粒，並確保其在宿主細胞分裂時自我複製，以便將其傳遞給其他世代。

一旦所有病毒顆粒都組裝完畢，它就會切換到裂解階段並感染其他細菌。P1非常重要，因為它可以透過轉導將DNA從一個細胞轉移到另一個細胞。最近，它們已被用作人工克隆載體，並且它們也一直是其他重組程式的重要研究物件。