Кіріспе
Escherichia coli бактериясын жұқтыратын бактериофаг Enterobacteria phage λ (lambda phage, coliphage λ, ресми түрде Escherichia virus Lambda) – бактериялық вирус немесе бактериофаг, ол Escherichia coli (E. coli) бактериялық түрін жұқтырады. Оны 1950 жылы Эстер Ледерберг ашқан. Бұл вирусқа тән жабайы түрдің өмірлік циклы мезгілдік болып келеді, ол вирусқа иесінің геномында лизогенез арқылы қалуға немесе литикалық фазаға енуге мүмкіндік береді, осы кезеңде ол ұрпақ өндіру үшін жасушаны өлтіріп, лиздейді. Белгілі бір жерлерінде мутацияға ұшыраған Ламбда штаммдары жасушаларды лизогендеуге қабілетсіз; олардың орнына, өсіп, литикалық циклге еніп, бұрын лизогенделген жасушаны суперинфекциялайды. Фаг бөлшегі бас (капсид деп те аталады), құйрық және құйрық талшықтарынан тұрады (вирустың төмендегі суретін қараңыз). Басында фагтың екі тізбекті сызықтық ДНК геномы орналасқан. Жұққан кезде фаг бөлшегі иесін, E. coli-ді таниды және оған байланысады, нәтижесінде фагтың басындағы ДНК құйрық арқылы бактериялық жасушаның цитоплазмасына шығарылады. Әдетте, «литикалық цикл» басталады, онда лямбда ДНК көбейтіліп, жасуша ішінде жаңа фаг бөлшектері пайда болады. Содан кейін жасуша лизисі жүреді, яғни жасуша құрамы, жиналған вириондармен бірге, қоршаған ортаға шығарылады. Дегенмен, белгілі бір жағдайларда фаг ДНК лизогендік жолмен ие жасушаның хромосомасына енігуі мүмкін. Бұл жағдайда λ ДНК профаг деп аталады және иесінің геномында қалады, иеге ешқандай зиян келтірмейді. Профаг болған кезде ие лизоген деп аталады. Лизоген стресске ұшырағанда бұл профаг литикалық циклге кіруі мүмкін.
Enterobacteria phage λ (lambda phage, coliphage λ, officially Escherichia virus Lambda) is a bacterial virus, or bacteriophage, that infects the bacterial species Escherichia coli (E. coli). It was discovered by Esther Lederberg in 1950. The wild type of this virus has a temperate life cycle that allows it to either reside within the genome of its host through lysogeny or enter into a lytic phase, during which it kills and lyses the cell to produce offspring. Lambda strains, mutated at specific sites, are unable to lysogenize cells; instead, they grow and enter the lytic cycle after superinfecting an already lysogenized cell. The phage particle consists of a head (also known as a capsid), a tail, and tail fibers (see image of virus below). The head contains the phage's double strand linear DNA genome. During infections, the phage particle recognizes and binds to its host, E. coli, causing DNA in the head of the phage to be ejected through the tail into the cytoplasm of the bacterial cell. Usually, a "lytic cycle" ensues, where the lambda DNA is replicated and new phage particles are produced within the cell. This is followed by cell lysis, releasing the cell contents, including virions that have been assembled, into the environment. However, under certain conditions, the phage DNA may integrate itself into the host cell chromosome in the lysogenic pathway. In this state, the λ DNA is called a prophage and stays resident within the host's genome without apparent harm to the host. The host is termed a lysogen when a prophage is present. This prophage may enter the lytic cycle when the lysogen enters a stressed condition.
Анатомия
Вирус бөлшегі құйрық талшықтары болуы мүмкін бас пен құйрықтан тұрады. Бүкіл бөлшек 12–14 түрлі ақуыздан тұрады, олардың барлығы 1000-нан астам ақуыз молекулалары және фагтың басында орналасқан бір ДНК молекуласы бар. Алайда, L және M ақуыздары вирионның бір бөлігі болып табылатыны әлі күнге дейін толық анықталмаған. [[Файл:LambdaPhage Genome Linear.svg|thumb|498 px|center|Ламбда фаг геномның негізгі оперондары, промотор аймақтары мен капсид кодтаушы гендері бар сызықтық орналасуы. Екі жақты, сызықтық ДНК-ның негіз жұптары, екі 5'-ті шеттерінде 12 бір жіпті сегменттері бар. Бұл екі бір жіпті сегменттер cos сайты деп аталатын "жапсырмалы ұштары" болып табылады. Cos-сайт ДНК-ны жаңақтанған цитоплазмада дөңгелектеуге мүмкіндік береді. Сондықтан фаг геномның дөңгелек түрінде ұзындығы 48 502 негіз жұпқа тең. Мальтоза оперонының бөлігі болып табылатын порин молекуласы. Сызықтық фаг геном сыртқы мембрана арқылы енгізіледі. ДНҚ ішкі мембранадағы манноза-пермеаз кешенінен өтеді (manXYZ гендерімен кодталады) және бірден cos сайттарын пайдаланып дөңгелектеуге ұшырайды, бұл 12 негізді G C бай когезиялық "жапсырмалы ұштары". Бір жіптік вирустық ДНҚ ұштарын жаңақтанған ДНҚ лигазасы байлайды. 12 bp ламбда когезиялық ұштарының биологиялық ДНҚ-ның алғашқы тікелей нуклеотидтік тізбектелуінің тарихы жиі еске алынбайды. Бастапқы инфекция кезінде cII тұрақтылығы фагтың өмір сүру жолын анықтайды; тұрақты cII лизогендік жолға әкеледі, ал егер cII ыдырайтын болса, фаг литикалық жолға өтеді. Лизогенезді төмен температура, жасушалардың аштығы және инфекцияның жоғары көптігі (MOI) жақсы көреді (кейінгі талқылауды қараңыз).
N аяқталу алдындағы
Бұл N ақуызы ДНК-мен өзара әрекеттеспейді; ақуыз оның орнына жаңадан транскрипцияланған мРНК-ға байланысады. Nut сайттарында 3 сақталған "қорап" бар, олардың ішінде тек BoxB ғана қажет. BoxB РНК тізбектері pL және pR транскрипттерінің 5' ұшына жақын орналасқан. Транскрипцияланғанда, әрбір тізбек N ақуызы байланыса алатын шаштық тізбек құрылымын қалыптастырады. N ақуызы әр транскриптте BoxB-мен байланысады және РНК цикл арқылы транскрипциялайтын РНК полимеразамен байланысады. N РНҚП кешені бірнеше жаңашыл Nus (N пайдалану заты) ақуыздарының (оларға транскрипцияны тоқтату/тоқтатуға қарсы факторлар және, қызық, рибосоманың кіші бөлігі кіреді) қосылуымен тұрақтанады. Барлық кешен (мРНК-дағы байланысқан Nut сайтымен бірге) транскрипцияны жалғастырады және тоқтату тізбектерін өткізіп жіберуі мүмкін.
Лит тіршілік циклы
thumb|E. coli бактериясындағы lambda фагының лизис жамылғылары. Бұл фагтың көптеген инфекциялардан кейін өтетін өмірлік циклі, онда cII ақуызы ыдырау салдарынан жеткілікті концентрацияға жете алмайды, сондықтан оның промоторларын белсендірмейді. "Кейінгі ерте" транскрипттері, ішінде xis, int, Q және lambda геномын (OP) көшіруге қатысты гендер жазыла береді. Cro репрессорлық орынға басымдық береді (қараңыз "Репрессор" бөлімі), PRM промоторынан синтезді тоқтатады (бұл лизогендік циклдің промоторы). O және P ақуыздары фаг хромосомасын көшіруді бастайды (қараңыз "Литикалық көшіру"). Q, тағы бір антитерминатор, Qut сайттарымен байланысады. PR' промоторынан транскрипция енді лизис және бас пен құйрық ақуыздарының mRNA-сын жасауға дейін жалғаса алады. Құрылымдық ақуыздар мен фаг геномдары жаңа фаг бөлшектерін өздігінен құрастырады. S, R, Rz және Rz1 гендерінің өнімдері жасушаның лизисін тудырады. S – холин, бұл мембранадағы кішкентай ақуыз, ол ақуыз тізбегімен анықталған уақытта мембранада тесіктер жасайды. R – эндолизин, S тесіктері арқылы шығып, жасуша қабырғасын ыдырататын фермент. Rz және Rz1 – эндолизин жасуша қабырғасын бұзғаннан кейін сыртқы мембрананы жоятын кешен құрайтын мембраналық ақуыздар. Жалпы lambda фагы үшін лизис инфекция басталғаннан кейін шамамен 50 минутта жүреді және 100-ге жуық вирионды босатады.
This is the lifecycle that the phage follows following most infections, where the cII protein does not reach a high enough concentration due to degradation, so does not activate its promoters. The 'late early' transcripts continue being written, including xis, int, Q and genes for replication of the lambda genome (OP). Cro dominates the repressor site (see "Repressor" section), repressing synthesis from the PRM promoter (which is a promoter of the lysogenic cycle). The O and P proteins initiate replication of the phage chromosome (see "Lytic Replication"). Q, another antiterminator, binds to Qut sites. Transcription from the PR' promoter can now extend to produce mRNA for the lysis and the head and tail proteins. Structural proteins and phage genomes self assemble into new phage particles. Products of the genes S,R, Rz and Rz1 cause cell lysis. S is a holin, a small membrane protein that, at a time determined by the sequence of the protein, suddenly makes holes in the membrane. R is an endolysin, an enzyme that escapes through the S holes and cleaves the cell wall. Rz and Rz1 are membrane proteins that form a complex that somehow destroys the outer membrane, after the endolysin has degraded the cell wall. For wild type lambda, lysis occurs at about 50 minutes after the start of infection and releases around 100 virions.
Сол жаққа қарай транскрипция
сурет|оң|300пкс|int-ке қарағанда xis концентрациясы жоғары болатын ретрореттеу процесін көрсететін схема. мРНҚ транскриптісі сіб-де шаштық бұрандадан бөлінгеннен бастап бактериялық РНАза арқылы қорытылады. Солға қарай транскрипция гам, xis, bar және int гендерін көрсетеді.
Сол жаққа қарай транскрипция мутациялары
Солға қарай транскрипция рап генінің жойылу мутациясына алып келеді деп саналады, нәтижесінде ламбда фагының өсуі тоқтатылады. Бұл РНК полимеразаның pR промоторының орнына pL промоторына байланысуынан туындайды. Солға қарай транскрипция сол оперонның barI және barII транскрипциясын қамтамасыз етеді. Рап гені болмағанда bar оң фенотипі байқалады. Ламбда фагының өспеуі температураға сезімталдық салдарынан өсудің тежелуіне байланысты деп есептеледі.
кіргізу мен кесудің хис және инт реттеуі
xis және int бір мРНК молекуласында табылады, сондықтан xis және int ақуыздарының концентрациясы шамамен тең болады. Бұл бастапқыда қожайын геномнан енгізілген кез келген геномдардың жойылуына алып келеді. PL промоторынан түзілген мРНК, мРНК-ның sib бөлімінде сабақ-ілмек құрылымы бар тұрақты екінші құрылымды қалыптастырады. Бұл РНКаза III-тің ыдырауы үшін мРНК-ның 3' (sib) ұшын белгілейді, нәтижесінде int мРНК-ның тиімді концентрациясы xis мРНК-ға қарағанда төмендейді (int цистроны sib тізбегіне xis цистронына қарағанда жақын болғандықтан), сондықтан xis концентрациясы int-тің концентрациясынан жоғары болады. Xis-тің int-тен жоғары концентрациясы фаг геномдарын енгізуге немесе жоюға себеп болмайды, эволюциялық тұрғыдан тиімді әрекет кез келген бұрыннан енгізілген фаг геномдарын өз орнында қалдырады (бәсекелестікті азайтады) және фаг геномын өлімелі хост геномына енгізуге кедерес жасайды.
Лизогендік (немесе лизеногендік) өмір циклы
Лизогендік өмір циклы cI ақуызының аз ғана инфекциядан кейін оның промоторларын белсендіретін жеткілікті концентрацияға жеткеннен кейін басталады. "Кейінгі ерте" транскрипттер жазылуын жалғастырады, оның ішінде xis, int, Q және ламбда геномын көбейтуге арналған гендер бар. Тұрақтанған cII PRE, PI және Pantiq промоторларынан транскрипцияны ынталандырады. Pantiq промоторы PR промоторы транскриптісінің Q геніне қатысты антисенс mRNA-ны шығарады, осылайша Q өндірісін тоқтатады. PRE промоторы PR промоторы транскриптісінің cro бөлігіне антисенс mRNA-ны шығарады, cro өндірісін азайтады және cI генінің транскриптісін қамтиды. Бұл cI репрессор өндірісін қосу арқылы өрнектеледі. PI промоторы int генін экспрессиялайды, нәтижесінде Int ақуызының жоғары концентрациясы пайда болады. Бұл Int ақуызы фаг ДНК-сын қабылдаушы хромосомаға енгізеді (қараңыз "Профагтың енуі"). Q-ның болмауы PR промоторының оқу тізбегінің кеңеюіне мүмкіндік бермейді, сондықтан литикалық немесе құрылымдық ақуыздар жасалмайды. Int деңгейінің жоғары болуы (xis-тен әлдеқайда жоғары) қабылдаушы геномына ламбда геномының енуіне әкеледі (диаграмманы қараңыз). cI өндірісі PR промоторындағы OR1 және OR2 сайттарына cI байланысына әкеледі, cro және басқа ерте гендердің экспрессиясын тоқтатады. cI сондай-ақ PL промоторына байланысады, онда да транскрипцияны тоқтатады. Cro жетіспеушілігі OR3 сайтының бос қалдырады, сондықтан PRM промоторынан транскрипция жүруі мүмкін, cI деңгейін сақтайды. PL және PR промоторларынан транскрипция болмаған жағдайда cII және cIII өндірісі тоқтатылады. cII және cIII концентрациясы төмендегенде, Pantiq, PRE және PI транскрипциясы енді қажет болмағандықтан, оларды ынталандыру тоқтатылады. Тек PRM және PR' промоторлары белсенді күйде қалады, біріншісі cI ақуызын, екіншісі қысқа, белсенді емес транскриптті шығарады. Геном қабылдаушы геномға ұйықтап тұрған күйде енгізіледі. Профаг қабылдаушы клетканың әрбір бөлінуімен көбейтіледі. Бұл ұйықтап тұрған күйде экспрессияланатын фаг гендері литикалық циклге кіруді болдырмау үшін басқа фаг гендерінің экспрессиясын басатын ақуыздарды кодтайды. Бұл басу ақуыздары қабылдаушы клетка стресске ұшырағанда ыдырайды, нәтижесінде басылған фаг гендері экспрессияланады. Стресс аштықтан, улардан (мысалы, антибиотиктерден) немесе қабылдаушыға зиян келтіретін немесе жоятын басқа факторлардан туындауы мүмкін. Стресске жауап ретінде белсендірілген профаг жаңа экспрессияланған ген өнімдерінің бірі арқылы қабылдаушы клетканың ДНК-сынан шығарылып, литикалық жолына кіреді.
Профагтарды біріктіру
Фаг λ-нің интеграциясы бактериялық және фаг геномдарындағы attλ деп аталатын арнайы байланысу орнында жүзеге асады. Бактериялық att сайтының тізбегі галь және био оперондары арасында орналасқан және attB деп аталады, ол B O B' бөліктерінен тұрады, ал шешір фаг геномындағы толықтыратын тізбек attP деп аталады және ол P O P' бөліктерінен тұрады. Интеграцияның өзі Холлидей түйіні арқылы тізбектік алмасу болып табылады (генетикалық рекомбинацияға қараңыз) және фаг ақуызы Int және бактериялық ақуызы IHF (интеграциялық қабылдаушы фактор) қажет. Int және IHF екеуі де attP-ге байланысып, фаг және қабылдаушы ДНК-ның сайтқа тәуелді рекомбинациясы үшін арналған ДНК-ақуыз кешені – интасоманы құрайды. Бастапқы B O B' тізбегі интеграция нәтижесінде B O P' фаг ДНК P O B' болып өзгереді. Фагтың ДНК-сы енді қабылдаушының геномының бір бөлігі болып табылады.
Лизогенезді сақтау
thumb|right|upright=1.75|Интеграция/экцизия парадигмасының және негізгі гендердің қарапайым бейнесі. Лизогения тек cI арқылы сақталады. cI PL және PR-ден транскрипцияны басады, ал PRM-нен өзінің экспрессиясын жоғарылатып, бақылайды. Сондықтан лизогендік фагтың экспрессиялайтын жалғыз белгісі cI болып табылады. cI OR1 және OR2-ге байланысқан полимеразамен бірге PRM-ді белсендіреді және PR-ді тоқтатады. Бұл PL және PR операторларымен үйлестіріледі. Екі оператордың да cI үшін үш байланыс орны бар: PL үшін OL1, OL2 және OL3, ал PR үшін OR1, OR2 және OR3. cI ең жақсы OR1-ге байланысады; мұндағы байланыс PR-ден транскрипцияны тежейді. cI оңай димеризацияланатындықтан, cI-нің OR1-ге байланысуы cI-нің OR2-ге байланысуының туыстығын күрт арттырады, және бұл OR1-ге байланысқаннан кейін дерлік бірден болады. Бұл PRM-нен кері бағытта транскрипцияны белсендіреді, себебі OR2-дегі cI-нің N-терминалды домені РНК полимеразаның PRM-ге байланысын нығайтады, сондықтан cI өзінің транскрипциясын ынталандырады. Ол әлдеқайда жоғары концентрацияда болғанда, ол OR3-ке де байланысады, PRM-нен транскрипцияны тежеп, кері байланыс циклында өзінің деңгейін реттейді. cI-нің PL операторына байланысуы өте ұқсас, бірақ ол cI транскрипциясына тікелей әсер етпейді. Өзінің экспрессиясын қосымша басу үшін cI димерлері OR3 және OL3 арасындағы ДНК-ны тетрамеризацияға дейін бүгіп алады. cI-нің болуы басқа ламбда фагтарының суперинфекциясына қарсы иммунитетті тудырады, өйткені ол олардың PL және PR промоторларын тежейді.
Индукция
thumb|200px|upright=1.5|Лизогендік күйдегі PRM және PR промотор аймақтарының транскрипциялық жағдайы, индукцияланған ерте литикалық күймен салыстырылады. Лизогенді классикалық индукциялау үшін инфекцияланған жасушаларды ультракүлгін сәулелендіру қолданылады. Лизогенде ДНК зақымдануы орын алса немесе басқа жағдайда жасушаның SOS-жауабы күшейтілсе, индукция орын алады. Ұйықтасқан фаг геномын қамтитын жасуша, жоғары стресстік ортаға байланысты ДНК зақымданады және SOS-жауабын бастайды. RecA (жасушалық ақуыз) ДНК зақымдалуын анықтап, белсендіріледі. Осы кезде ол RecA* – жоғары спецификалық копротеазға айналады. Әдетте RecA* LexA-мен (транскрипция репрессоры) байланысып, LexA автопротеазының активтілігін күшейтеді, бұл LexA репрессорын жояды және ДНК жөндеу ақуыздарын өндіруге мүмкіндік береді. Лизогенді жасушаларда бұл жауап RecA* өзіндік кесуді (autocleavage) ынталандырады. Себебі cI автокесу орнында LexA құрылымын имитациялайды. Кесілген cI димеризацияланбайды және ДНК-мен байланысу қабілетін жоғалтады. PR және PL промоторлары енді репрессияланбайды, бірақ қосылады, ал жасуша экспрессия оқиғаларының литикалық тізбегіне оралады (cII SOS-жауабын алатын жасушаларда тұрақсыз екенін ескеріңіз). Дегенмен, бір ерекше айырмашылық бар. thumb|right|200px|LexA-ның SOS-жауабындағы функциясы. LexA экспрессиясы LexA-ны қоса алғанда, әртүрлі гендердің тежелуіне әкеледі.
Индукциялық фаг геномды кесуді бақылау
Фаг геномы әлі де жаңашыр геномына енгізілген және ДНК көбейіп өсуі үшін экзиция қажет. Бірақ, қалыпты PL промоторы транскриптісінен тыс sib бөлігі енді бұл оқу тізбегіне кірмейді (суретті қараңыз). PL промоторы мРНҚ-сындағы sib доменінің болмауы 3' ұшындағы түйінге (hairpin loop) әкелмейді, ал транскрипт енді РНКазаIII деградациясына түспейді. Жаңа толық транскриптте xis және int гендерінің бір-бірден көшірмесі бар, сондықтан xis және int ақуыздарының шамамен тең концентрациясы түзіледі. Xis және int ақуыздарының тең концентрациясы енгізілген геномды жаңашыр геномынан көбейіп өсу үшін және кейін фаг өндірісі үшін алып тастауға мүмкіндік береді.
Көптік реактивациясы және профагтың реактивациясы
Көптік реактивация (МР) – бірнеше вирустық геномдардың, әрқайсысы геномды зақымдау арқылы белсенділігін жойған, инфекцияланған жасуша ішінде өзара әрекеттесіп, тірі вирустық геномды құру процесі. МР алғаш рет T4 фагында анықталды, бірақ кейіннен λ фагында (сондай-ақ көптеген басқа бактериялық және сүтқоректілер вирустарында) да табылды. Ультракүлгін сәулелену арқылы белсенділігі жойылған λ фагының МР-і, иесінің немесе инфекциялаған фагтың рекомбинациялық функциясына тәуелді. Екі рекомбинациялық жүйенің болмауы МР-дің жоғалуына алып келеді. Ультракүлгін сәулеленген λ фагының тірі қалу мүмкіндігі, гомологты профагқа лизогенді E. coli иесі болғанда артады, бұл құбылыс профагтың қайта белсендірілуі деп аталады. λ фагында профагтың қайта белсендірілуі МР-ге ұқсас рекомбинациялық жөндеу процесі арқылы жүреді.
Белсенің функциясы туралы жалпы түсінік
Өмір циклында ақуыздың қызметі Промотор аймағының сипаттамасы cIII Регуляторлық ақуыз CIII. Лизогенез, cII тұрақтылығы PL (Clear 3) HflB (FtsH) белдеуі cII-ні протеазалардың ыдырауынан қорғайды. cII Лизогенез, транскрипция активаторы PR (Clear 2) ПАК, ПРЕ және ПИ промоторларынан транскрипцияны белсендіреді, cI және int транскрипциясын жасайды. Ұялы HflB (FtsH) протеазаларына сезімталдыққа байланысты төмен тұрақтылық (әсіресе сау жасушаларда және SOS реакциясына ұшырайтын жасушаларда). CII-нің жоғары деңгейі фагты интеграция мен лизогенезге итермелейді, ал cII-нің төмен деңгейі лизиске әкеледі. cI Репрессор, Лизогенді сақтау PRM, PRE (Clear 1) транскрипция ингибиторы, OR1, OR2 және OR3-ке байланады (афинитеті OR1 > OR2 = OR3, яғни OR1-ге артықшылықпен байланады). Төмен концентрацияларда PR промоторын бұғаттап (cro өндірісін болдырмайды). Жоғары концентрацияларда OR3 байланысу арқылы өз өндірісін төмендетеді. Репрессор сонымен қатар PL промотордан транскрипцияны тежейді. SOS реакциясына ұшыраған жасушаларда RecA* арқылы бөлінуіне бейім. cro Лизис, Репрессордың Операторын бақылау PR транскрипция ингибиторы, OR3, OR2 және OR1 (афинитеті OR3 > OR2 = OR1, яғни OR3 артықшылықпен байланады) Төмен концентрацияларда pRM промоторын (cI өндірісін болдырмайтын) бұғаттайды. Жоғары концентрацияларда OR2 және OR1 байланысу арқылы өз өндірісін төмендетеді. Кооперативті байланысу жоқ (cI байланысу үшін төмендегідей). O Лизис, ДНК репликациясы PR Репликация ақуызы O. Фагтың Ламбда ДНК репликациясын ори сайтта байланысу арқылы бастайды. P Лизис, ДНҚ репликациясы PR Фагтың Ламбда ДНК репликациясын О және DnaB суббұрынына байлау арқылы бастайды. Бұл байланыстар қожайын ДНК полимеразасын басқаруды қамтамасыз етеді. gam Лизис, ДНҚ репликациясы PL Үйлестіруші RecBCD нуклеазасының 3' ұштарын бүлінуін тежейді. S Лизис PR' Holin, лизис кезінде мембрананы тесіп шығаратын мембраналық ақуыз. R Лизис PR' Endolysin, Lysozyme, Holin-нің тесіктері арқылы жасушадан шығып, жасуша қабырғасын ажырататын фермент. Rz және Rz1 Лизис PR' Эндолизин арқылы жасуша қабырғасының ыдырауынан кейін сыртқы жасушалық мембрананы жоятын мембраналық ақуыз кешенін қалыптастырады. Спанин, Rz1 (сыртқы мембраналық кіші бірлік) және Rz (ішкі мембраналық кіші бірлік). F Лизис PR' Фаг капсидінің бас ақуыздары. D Лизис PR' Басты безендіру ақуызы. E Лизис PR' негізгі бас ақуызы. C Лизис PR' Minor капсидінің ақуыздары. B Лизис PR' Портал ақуыз B. A Лизис PR' ірі терминаза ақуызы. J Лизис PR' Хост ерекшелігі ақуыз J. M V U G L T Z Лизис PR' Кіші құйрық ақуыз M. K Лизис PR' Мүмкіндікті эндопептидаза. H Лизис PR' Tail tape measure protein H. I Лизис PR' Tail assembly protein I. FI Лизис PR' ДНК-ны жинақтаушы ақуыз FI. FII Лизис PR' құйрықты бекіту ақуызы. tfa Лизис PR' Тізбек талшықтары құрастыратын ақуыз. int Геномдық интеграция, Excision PI, PL Integrase, фаг геномын иесі геномға енгізуді басқарады. Төмен концентрация жағдайында әсері жоқ. Егер xis концентрациясы төмен, ал int жоғары болса, онда фаг геномды енгізуге әкеледі. Егер xis және int жоғары (және шамамен бірдей) концентрациялы болса, онда бұл хосттың геномнан фаг геномдарының бөлінуімен аяқталады. xis Геномдық экзизия PI, PL экзизионатаза және int ақуыз регуляторы, фаг геномды экзизия және хост геномға енгізуді басқарады. N Ерте гендердің транскрипциясына арналған антитерминация PL Антитерминатор, РНК-ны байлайтын ақуыз және РНК полимераза кофакторы, РНК-ны (Nut сайттарында) байлайды және жаңа ғана жаңғақ сайттарын транскрипциялаған RNApol-ға көшіреді. Бұл РНКпол модификациясы оның терминациялық сайттарын тануға жол бермейді, сондықтан РНК полимеразаның қалыпты терминациялық сигналдары ескерілмейді және РНК синтезі дистальды фаг гендеріне жалғасады (cII, cIII, xis, int, O, P, Q). Q Кейінгі литикалық гендердің транскрипциясы үшін антитерминация PR Антитерминатор, ДНК-ға байлаушы ақуыз және РНКпол кофакторы, ДНК-ны (Qut сайттарында) байлайды және бастаушы РНКполга көшіреді. Бұл РНКпол модификациясы оның аяқталу тізбегін тануын өзгертеді, сондықтан қалыптылар елемей қалдырылады; 20,000 бп қашықтықтағы арнайы Q аяқталу тізбектері тиімді. Q кеңейтілген транскрипттерге фагтың құрылымдық ақуыздары (A F, Z J) және лизистік гендер (S, R, Rz және Rz1) кіреді. Лизогенез кезінде Pantiq антисенс мРНК-мен төменгі реттеледі. RecA SOS жауабы Хосттың ДНК-ны жөндеу ақуызы, SOS-жауап кезінде копротеаз ретінде қызмет етеді, LexA және cI-ны автобөлініп, лизисті жеңілдетеді.
Литик пен лизогендік
thumbnail|Жылы белдеулік фагтардың өмірлік циклын көрсететін диаграмма, литикалық және лизогендік циклдерді көрсетеді. Мұндағы маңызды айырмашылық – инфекция кезінде лизогенез және лизис арасындағы екі шешім, сондай-ақ профагтан лизогенезді жалғастыру немесе лизис. Соңғысы жасушаның SOS-жауабында RecA-ның белсендірілуімен анықталады, бұл индукция бөлімінде егжей-тегжейлі сипатталған. Біріншісі де осыған тәуелді; SOS-жауабын көрсететін жасуша әрқашан лизиске ұшырайды, өйткені cI ақуызының жиналуына мүмкіндік берілмейді. Дегенмен, инфекция кезіндегі бастапқы литикалық/лизогендік шешім cII және cIII ақуыздарына да байланысты. Жасушаларда жеткілікті мөлшерде қоректік заттар болғанда протеаза белсенділігі жоғары болады, ол cII-ні ыдыратады. Бұл литикалық өмір салтына әкеледі. Қоректік заттар шектеулі жасушаларда протеаза белсенділігі төмен болады, бұл cII-ні тұрақтандырады. Бұл лизогендік өмір салтына әкеледі. cIII cII-ні тікелей және тиісті протеазаларға бәсекелес тежегіш ретінде әрекет ете отырып тұрақтандырады. Бұл «қиын жағдайдағы» жасуша, яғни қоректік заттардың жетіспеушілігі мен ұйықтап қалған күйде лизогенезге түсуінің ықтималдығы жоғары екенін білдіреді. Бұл қажет, өйткені фаг бактерияда жағдай жақсарғанға дейін ұйықтап қалуы мүмкін, содан кейін қосымша ресурстармен және инфекцияланатын жасушалардың жақын болуымен өзінің көшірмелерін көбірек жасауға болады. Ламбданың лизис/лизогенез шешімінің толық биофизикалық моделі әлі әзірленуі керек. Компьютерлік модельдеу және симуляция инфекция кезіндегі кездейсоқ процестер жеке жасушаларда лизис немесе лизогенезді таңдауды анықтайды деп болжайды. Алайда, соңғы тәжірибелер жасушалар арасындағы инфекцияға дейін болатын физикалық айырмашылықтар жасушаның лизиске ұшырайтынын немесе лизогенге айналатынын алдын ала анықтайды.
Генетикалық құрал ретінде
Ламбда фагы үлгі организм ретінде кеңінен қолданылып келеді және алдымен микробиологиялық генетикада, содан кейін молекулалық генетикада өте тиімді құрал болды. Оның қолданылуларының кейбіреулері: рекомбинантты ДНК-ны клондау үшін вектор ретінде пайдалану; клондалған ДНК-ны шлюз әдісі арқылы араластыру үшін оның сайтқа тәуелді рекомбиназасын (int) қолдану; және ДНК инженериясының рекомбинациялау әдісінде оның Red оперонын, соның ішінде Red альфа (сондай-ақ "exo" деп те аталады), бета және гамма ақуыздарын қолдану. Ламбда фагының 48 кб ДНК фрагменті жемісті инфекция үшін қажет емес және оны сыртқы ДНК-мен алмастыруға болады, содан кейін фаг оны көбейтуге қабілетті. Ламбда фагы плазмидтерге қарағанда бактерияларға оңай енеді, бұл оны пайдалы вектор етеді, ол жаңақтандың ДНК-сын жоюға немесе оның құрамына енуге мүмкіндік береді. Ламбда фагын манипуляциялауға және адамның аспартил (аспарагинил) β гидроксилазасын (ASPH, HAAH) нысанаға алатын қатерлі ісікке қарсы вакцина ретінде қолдануға болады, бұл егешқұйрықтарда гепатоклеткалық карцинома жағдайында тиімді екені көрсетілген. Ламбда фагы арнайы трансдукцияны зерттеуде де маңызды рөл атқарады.