T2-faag (Enterobacteria-faag): E. coli infektsioon, struktuur ja Hershey‑Chase'i

T2-faag: kuidas Enterobacteria‑faag nakatab E. coli, faagi struktuur ja Hershey–Chase'i tõestus — miks DNA, mitte valgud, on pärilikkusaine.

T2-faagi nimi on õigemini Enterobacteria-faag T2. See on virulentne bakterifaag, mis nakatab Escherichia coli baktereid. Ta sisaldab lineaarset kahesuunalist DNA-d ja on kaetud kaitsva valgukattega. T2 on "sabaga faag", mis kuulub rühma, mida tuntakse kui "T4-taolisi viiruseid".

Struktuur ja genoom

T2-faagil on tüüpiline peaseade–saba (head–tail) morfoloogia: tuntud on tahke ümmarguse või ovaalse peaga kapsiid, millesse on pakitud dsDNA, ning kontraktne saba, mille otstes on sabajalg ja kinnituvad sabakiud (tail fibers). Sabakiud ja aluseplaat (baseplate) tunnevad ära E. coli pinnaretseptorid, kinnituvad rakule ja käivitavad saba kontraktsiooni, mille järel DNA süstitakse peremeesrakku.

Genoom on lineaarne, suhteliselt suur ja kodeerib hulga strukturaalvalke, ensüüme ja replikeerimismehhanisme. T4‑taolised faagid võivad omada genoomis terminalseid redundantsusi ja olla ring‑permuteerunud — see tähendab, et eri isenditel võivad olla samasisulised, kuid järjestuselt nihutatud genoomid.

Infektsioonitsükkel ja bioloogia

T2 on lüütiline faag: pärast kinnitumist ja DNA süstimist ümbersuunab faagi genoom kiiresti peremees­raku metabolismi faagi komponentide tootmiseks. See hõlmab:

• adsorptsiooni ja DNA süstimist läbi saba
• faagi geenide transkriptsiooni ja translatsiooni kasutades raku masinavärki
• uute faagitükkide enesekokkupanemist (kapsiidid, sabaüksused, genoomid)
• lüsise ehk raku lõhkemise, mille käigus vabaneb suur hulk uueid faage

Seda tüüpi faagid ei lähe tavaliselt peremeesrakuga lüsogeenseks suhteks (st ei integreeru püsivalt bakteri genoomi), vaid lõpetavad tsükli kiiresti lüütilise vabastusega.

Hershey–Chase'i eksperiment ja DNA roll pärilikkuses

Alfred Hershey ja Martha Chase'i eksperimendid näitasid, kuidas viiruste DNA satub bakterirakkudesse, samas kui enamik viiruse valke jääb väljapoole. Süstitud DNA-molekulid panevad bakterirakke tootma rohkem viiruse DNA-d ja valke. Need avastused näitasid, et DNA, mitte valgud, on pärilikkusaine.

Eksperimendi põhisammud olid järgmised:

• kasutati T2-faagi — faagi osasid märgistati radioaktiivsete isotoopidega: 32P märgiti DNA (fosfaatrühmades on fosfor), 35S märgiti valke (väävel on valkudes, DNA‑s peaaegu puudub);
• märgistatud faagidega nakatati E. coli, lasti faagidel kinnituda ja süstida sisu;
• faagi valgukestad eemaldati kõrgkiiruse segamisega (nn blender eksperimendis) ja segu tsentrifugeeriti;
• leiti, et enamik 32P‑signaalist (DNA‑märk) oli raku pelletis (sisemuses), samas kui 35S‑signaal (valgud) jäi supernataandi ehk vedeliku külge; see näitas, et DNA sisenes rakku ja valgud jäid väljastpoolt.

See puhas, lihtne eksperiment oli otsustava tähtsusega molekulaarbioloogia ajaloos: see andis tugeva tõendi, et geneetiline informatsioon on kodeeritud DNA‑s ja mitte faagivalkudes.

Tähtsus ja rakendused

T2 ja temataolised faagid on olnud olulised modelorganismid geneetika ja molekulaarbioloogia algusaegadel. Nende uurimine selgitas viiruse struktuuri, nukleiinhapete replikatsiooni ja peremees‑faag vastasmõju põhialuseid. Tänapäeval kasutatakse faage ka biotehnoloogias ja mikrobioloogia uuringutes — näiteks bakterite tuvastamisel, faagiteraapia uurimisel ja genoomi uurimisel.

Kokkuvõtlikult on Enterobacteria‑faag T2 tüüpiline lüütiline, sabaga bakterifaag, mille struktuur ja eluviis teevad temast väärtusliku tööriista nii põhiteaduses kui ka praktilistes rakendustes. Hershey–Chase'i katsed T2‑ga andsid kriitilise tõendi DNA rolli kohta pärilikkuses.

Küsimused ja vastused

K: Mis on T2-faag?

K: Millist tüüpi DNA-d sisaldab T2-faag?

K: Kas T2-faag on kaetud kaitsva valgukattega?

K: Millisesse viiruste rühma kuulub T2-faag?

K: Kuidas T2-faag nakatab E. coli rakke?

K: Mida näitasid Hershey-Chase'i katsed?

K: Kes viisid läbi Hershey-Chase'i katsed?

Otsing