در سال 1915 شخصی به نام تورت ( Twort ) به همراه همکاران خود متوجه شد که برروی يک plate حاوی Micrococcus ، برخي ازکلنی‌ها ي درخشان (glassy colony) ديده مي شوند و بعد مشاهده کرد که اگر ازاين glassy colonyها نمونه گيري نموده و به باكتري هاي جديد اضافه كند باكتري‌ها ليز مي‌شوند. دو سال بعد درسال 1917، دارل ( D’ Herelle ) نيز همين مشاهدات را بصورت مستقل انجام داد.
درحال حاضر به رشد ويروس برسطح محيط كشت باكترياي ، plaque مي‌گويند . اصطلاح باكتريوفاژ كه توسط       D’ Herelle مطرح گرديد به معني نابود كننده باكتري مي‌باشد.

   
 The ssDNA phages
(i) Icosahedral phages
(ii) Helical (filamentous)
(a) The Ft group (b) If group

2. The dsDNA Phages
3. The ssRNA phages
4. The dsRNA phages

Phi x174
این فاژ جز دسته فاژهایی است که DNA تک رشته ای وحلقوی دارند. داراي5386 نوكلئوتيد است كه شامل 11 ژن مي‌باشند. 8 ژن دركارساختماني و سه ژن درعمل replication نقش بازي مي‌كنند. این باکتریوفاژ دم ندارد و مکانیسم همانند سازی دراین فاژها از مدل حلقه ی چرخان ( Rolling circle model ) تبعیت می کند.

مراحل همانند سازی:
1- جذب : در این مرحله بواسطه ی وجود پروتئین هایی به نام Spike با گیرنده ی سلول میزبان که اکثراً لیپوپلی ساکارید «LPS» می باشند متصل می شود.

2- نفوذپذیری: در این مرحله همین که ژنوم فاژ وارد باکتری شد اولین قدم 2 رشته ای شدن اتفاق می افتد. DNA فاژ درون میزبان 2 رشته ای می شود . این دو رشته ای شدن بوسطه ی DNA پلی مراز میزبان رخ مي دهد. سپس mRNA و Protein ساخته می شود.

یکی از پرتئین هایی که فاژ phi x 174 می سازد Protein A (پرتئین A) می باشد. این پرتئین نقش آنزیمی دارد و در رشته ی + شکاف ایجاد می کند. که به آن (Nick) می گویند. اصطلاحاً به این پرتئین (Relaxase Pro A) می گویند. اين پروتئين به قسمت ’5 رشته می چسبد و هم باعث ايجاد شكاف شده و هم DNA را باز می کند. همانند سازی این فاژ از طریق مدل حلقه چرخان «Rolling circle Model» انجام می شود.

یعنی قسمت ’3 دائم در اطراف رشته ی الگو حرکت می کند و این حرکت به آنزیم DNA پلی مراز اجازه می دهد که حرکت کرده و از سر ’3 شروع به سنتز رشته ی جدید کند و در نتیجه با حرکت آنزیم، DNA بازتر شده و آن را از رشته ی قبلی (-) جدا می کند و نهایتاً از روی رشته ی + یک رشته ی + جدید ساخته می شود.

نکته: برای آزادی عمل DNA پلی مراز پرتئین A به انتهای ’5 می چسبد. سپس عمل بسته بندي فاژ صورت مي گيرد و بعد فاژ از سلول میزبان خارج می شود.

بررسی ها و آزمایشات نشان داد که 78/5% از کل DNA باکتریوفاژ phi x 174 در عمل آلوده سازی باکتری نقش دارد.
همانند سازی DNA و آلودگی باکتری توسط فاژ phi x 174 حدود 40 دقیقه طول می کشد.
در ژن این باکتریوفاژها نیز جهش اتفاق می افتد و جالب است که بدانید جهش در ژن phi x 174 بسیار شبیه به جهش در سلول های یوکاریوت ها است ولی بدلیل کوچک بودن این ژن ها سرعت جهش در این فاژ بیشتر است.


حامد آتش برگ

باکتریوفاژ: ویروس هایی هستند که میزبان آن ها باکتری است و باکتری ها را تحت تاثیر قرار می دهند. اصطلاح فاژMu: این نام از Mutator که به معنای موتان زا می باشد گرفته شده،از این جهت است که آن را فاژ Mu می نامند. میزبان اختصاصی این فاژ E.coli می باشد و در دیگر باکتری های روده ای نیز دیده شده است


بررسی ساختار فاژMu:
1.فاژ Mu جزء فاژهای سرودم دار است.
یک سر 20 وجهی و یک دم ( دنباله دار فیبریلی) دارند که از سایتهای انتهایی به میزبان اختصاصی خود می چسبند.
2.ژنوم فاژ DNA, Mu خطی دو رشته ای است واندازه آن (38-39kbp) می باشد.
3.ژنوم فاژ پروتئین های Mu A و Mu B را رمز می کند که برای جابه جا شدن به آنها نیازدارد

Mu A: به انتهای DNA ویروس متصل می شود.
Mu B: به صورت فیلامنت مارپیچ است و باعث ایجاد کمپلکس نوکلئوپروتئینی به نام ترانسپوزوم می شود.




مکانیسم Head full:
طریقه ساخت و پر شدنشان از ژنوم بدین گونه است که در برخی از فاژ های سر و دم دارابتدا کپسید 20وجهی شکل می گیرد و سپس به آن ژنوم اضافه می گردد. زمانی که DNAي Mu درون سر فاژ بسته بندي می شود ژنوم فاژ 50-150 Kbp از DNA میزبان در انتهای سمت چپ خود و یک میزان متغیری از DNA میزبان در انتهای سمت راست خود را دارد و این به گنجایش کپسید بستگی دارد نکته ای که حائز اهمیت است این است که این مکانیسم به ایجاد موتاسیون کمک می کند




کارآیی باز آدنین (A استامیدی)
ترانسپوزون ها به گونه ای تجمع می یابند که در مقابل تخریب ژنومی مقاوم اند اما با توجه به اطلاعات به دست آمده فشار اعمال شده از طرف ساختار ژنومی میزبان به فاژ وجود دارد وقتی فاژ وارد باکتری می شود به وسیله آنزیمی به نام آنزیم برش دهنده باکتری تخریب می شود نحوه مقاومتی که درفاژ نسبت به آنزیم های برش دهنده باکتری ایجاد شده بدین صورت است که باید سایت هدف آنزیم برش دهنده کور شود.سایت هدف این آنزیم باز های آدنین است و این بدین گونه است که این فاژ سایت A را استامیدی کرده و سیستم از آنزیم برش دهنده باکتری فرار می کند.


روند همانند سازی فاژMu:
فاژ Mu را DNA دزد می نامند از این جهت که بخشی از DNA میزبان را بر می دارد و به جایی دیگری منتقل مي كند. پس می تواند به عنوان یک ترانسپوزون عمل کند. چون فاقد مبدأ همانند سازی است به طور مستقل نمی تواند همانند سازی کند . خودش را وارد کرموزم میزبان کرده و طبق مکانیسم Rolling cycle رشد و تکثیر می کند.
Transpositionهمزمان با همانند سازی اتفاق می افتد. ترانسپوزون یک رشته منتقل می شود اما ترانسپوزون در نسخه مکمل وجود دارد و همزمان با همانند سازی به جای این قطعه از روی نسخه مکمل ترانسپوزون نسخه روبرو همانند سازی و جایگزین می شود





روند ایجاد موتابسیون های بیش تر:
این فاژ زمان بلند شدن ازسمت چپ ژنوم خودش حدود (50-150 kb) وازسمت راست ژنوم خودش حدود (1-2kb) از DNA میزبان را بر می دارد و بر روی ناحیه ای جدیدي از DNA میزبان می نشیند که باعث ایجاد موتابسیون های فراونی خواهند شد.

مکانسیم (CUT-PASTE):
پروتئین Mu A(ترانسپوزیز) که به انتهای DNA ویروسی متصل می شود مراحل CUT-Paste را درون DNA فاژ Mu کاتالیز می کند. این مراحل درون کمپلکس (ترانسپوزم) انجام می شود. Mu B پروتئین باند شونده وابسته به ATP است که این اجتماع را (پروتئین Mu Aو DNA) تنظیم می کند. وجود Mu A برای فاژ خیلی مهم و حیاتی است چون سایت هدف را روی کروموزم میزبان انتخاب می کند و قادر به تشخیص سایت نوترکیبی است.
ATP-bound حالتی است که فعالیت ATP aseي پروتئین Mu B محدود می شود و باعث می شود Mu A عمل Paste را انجام دهد زمانی که فعالیت هیدرولازی َATP افزایش می یابد Mu A عمل cut را انجام می دهد. فعالیت Mu B ATPase خیلی آهسته است ولی شدیداً برهمکنش بین این دو پروتئین را افزایش می دهد

سیکل زندگی فاژMu:
1.فاز Lysogeny : پدیده ای که در آن ژنوم فاژ بدون اینکه باعث تخریب میزبان شود در پیکر آن به طور پایدار باقی می ماند و باکتری به رشد خود ادامه می دهد


2. فاز Lytic : (باعث تخریب یاخته میزبان و آزاد سازی فاژهای تازه می شود) چرخه لیتیک به وسیله آبشار رو نویسی که شامل 3 مرحله ای (Late-middle-early) است صورت می گیرید.

تکثیر ژنوم فاژ(پروفاژ)با تکثیر کروموزم یاخته میزبان هماهنگی دارد که در هر تقسیم یاخته،یک رونوشت از پروفاژ نیزبه هر یک از یاخته ی های دختری به ارث می رسد. معمولاً پروفاژ به صورت ليزوژن ، درون کرموزم میزبان قرار دارد

نکته:
فاژMu جدیدی به نام (Min Mu) که فاژ ناقص نیز خوانده می شود با حذف فاز Lytic دارای فعالیت Lysogeny می باشد که می تواند ایجاد موتاسیون نماید.

1.ژنهای B و A پروتیئن های Mu A و Mu B را رمز می کند که فاژ برای جابجا شدن به آنها نیاز دارد.

2.فراورده های ژن C به عنوان یک inhibitor عمل می کنند و بیان های ژن های ترانسپوزیز را سرکوب می کند. این قطعه ژنی می تواند ایجاد Immunity کند.روند فعالیت این بدین گونه است كه زمانی که فاژ Mu بر روی ژن نشسته است اجازه ورود به فاژ Mu اضافی دیگر را در اطراف خود نمی دهد،در واقع مانع از ایجاد Super infection (عفونت اضافی)می شود.

3.قطعه ژنی قابل معکوس




نقشه ژنتیکی فاژMu:

اصلاح Hast range:
توالی ( ′S U U′ S ) را می نامند که با توجه به نحوة قرائتش که S U يا ′ U′ S بوجود می آید:
بیانگر این مطلب است که این فاژ چه میزبانی را برای استقرار انتخاب می کند
اگر قطعه ی ژنی در جهت مثبت بیان شود سویه E.coli K12 را انتخاب می کند
اگر قطعه ژنی در جهت منفی بان می شود سویه E.coli C را انتخاب می کند


ورود فاژMu به ژنوم مخمر و پستانداران
اگرچه گيرنده هاي این فاژ برروي پروکاریوتها وجود دارد اما تمایل شدیدی برای هدف های یوکاریوتی نیز از خود نشان می دهد.این فاژ درون ژنوم مخمر و پستاندارن به عنوان انگل ژنی بیان شده است. این انگل هاي ژنی چرخه زندگی متمایزی برای بهینه کردن همانند سازی در ژنومی که وارد آن شده اند را دارند.DNA جدیدی که درون سلولهای یوکاریوتی با استفاده ازDNA فاژ Mu وارد می شود را ترانسپوزوم می نامند. با استفاده از مکانیسم الکتروپوزیشن که قادر به تشخیص درست ورود Mu به ژنوم است اين رويداد کنترل می شود.در ساکارومیسزیه،ترانسپوزون ها،بیرون ژن ها تجمع یافته اند و در مقابل تخریب ژنومی مقاوم اند در سلول موش وانسان، ترانسپوزون ها درون ژنوم تجمع می یابند درنتیجه یک مکان مطلوب برای بیان با کفایت مارکرهای انتخابی هستند .


کاربردهایی از فاژ Mu در تکنولوژی ترانسپوزیشن:
1.برای توالی یابی DNA
2. آنالیز عملکرد DNA پلاسمید وژنوم ویروس
3. مهندسی پروتئین برای مطالعات عملکرد و ساختار و تولید ژن های هدف



سیده صبا خلیلی
سیده کبری صداقتی
زهرا زارع
الهام شرفی