Helsingin yliopisto

 

Helsingin yliopiston verkkojulkaisut

University of Helsinki, Helsinki 2006

The genome packaging machinery of dsDNA bacteriophage PRD1

Nelli Karhu

Doctoral dissertation, December 2006.
University of Helsinki, Faculty of Biosciences, Department of Biological and Environmental Sciences, Division of Genetics and Institute of Biotechnology.

Virukset muodostuvat perimäaineksesta, DNA:sta tai RNA:sta, ja sitä ympäröivästä proteiinikuoresta. Viruksen perimän pakkaaminen proteiinikuoren sisään on tärkeä osa viruksen elinkiertoa solussa, ja kuori varjelee perimäainesta ympäristön rasituksilta viruksen ollessa solun ulkopuolella. Virus voi rakentua joko siten, että kuoriproteiinimolekyylit sitoutuvat perimään, ja perimä ja kuoriproteiinit tiivistyvät valmiiksi virukseksi, tai rakentamalla pallomainen, tyhjä proteiinikuori ensin, minkä jälkeen perimä pakataan kuoren sisään.

Bakteriofagi eli bakteerivirus PRD1 on muodoltaan ikosaedri (12-kulmio), mutta poikkeuksellisen PRD1:stä tekee sen proteiinikuoren alla oleva rasvakalvo. Vaikka PRD1:stä on tiedetty, että virus rakentuu tyhjien kuorien eli prokapsidien kautta, tarkkaa mekanismia PRD1:n tai minkään sisäkalvollisen viruksen DNA:n pakkaukselle ei ole aikaisemmin tunnettu.

Tässä väitöskirjatyössä on tunnistettu useita PRD1:n pakkauksessa toimivia virusproteiineja sekä havaittu niiden sijaitsevan yhdessä kulmassa, erillään kuoren muissa kulmissa sijaitsevista isäntäsolun tunnistukseen tarvittavista proteiineista. Työssä on tutkittu PRD1:n eri pakkausproteiinien toimintaa, ja mm. kehitetty PRD1:lle ns. in vitro -pakkausmenetelmä, jossa DNA:ta voidaan pakata tyhjiin prokapsideihin koeputkessa, ilman eläviä soluja.

Virukset voivat lysogenisoitua, eli vaipua lepotilaan, jossa uusia viruksia ei tuoteta eikä isäntäsolu tuhoudu. Joskus tässä tilassa olevan viruksen perimään voi osua haitallinen mutaatio, joka estää virusta aktivoitumasta. Työssä tunnistettiin bioinformatiikan keinoin PRD1:n ja sen sukulaisen Bam35-viruksen kaltaiseksi eräs Bacillus cereus -bakteerin perimästä löytynyt osa, pBCLin15. pBClin15:n arvellaan olevan joko lepotilassa oleva virus tai mutaatioita kerännyt viruksen jäänne. Työssä havaittiin myös Bam35:n voivan lysogenisoitua.

PRD1:n kuoriproteiinin rakenteen on aiemmin todettu olevan hyvin samankaltainen mm. ihmisen adenoviruksen kuoriproteiinin kanssa, ja onkin ehdotettu, että nämä virukset olisivat sukua toisilleen. Sama kuorityyppi on sittemmin löydetty monista eläinten tai muiden aitotumallisten eliöiden viruksista. Tässä tutkimuksessa verrattiin bioinformatiikan keinoin eri virusten DNA-pakkausproteiineja, ja PRD1-tyyppisiä pakkausproteiineja todettiin löytyvän bakteerien, eläinten, levien ja jopa arkkien viruksista. Kyseessä olivat samat virukset, joilla on todettu olevan samankaltainen kuoriproteiini, ja joista monilla on PRD1:n kaltainen sisäkalvo. Tämä havainto tukee siten aiemmin esitettyjä ajatuksia näiden virusten periytymisestä samasta kantaviruksesta.

Vaikka PRD1 onkin bakteerien virus, voi samankaltaisten pakkausproteiinien löytyminen muista viruksista viitata siihen, että näiden virusten perimän pakkaus toimii samalla tavoin. Siten PRD1:stä saatu tieto voi auttaa ymmärtämään muidenkin virusten pakkausta, ja jopa tarjota kohteen uusille viruslääkkeille. Ensisijaisesti tämä työ on kuitenkin perustutkimusta ja lisää ymmärtämystämme virusten toiminnasta ja niiden evoluutiosta.

Julkaisun nimiösivu

This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

© University of Helsinki 2006

Last updated 08.11.2006

Yhteystiedot, Contact information E-thesis Helsingin yliopisto, University of Helsinki