Ff phages
एफएफ फेज (एफ विशिष्ट फिलामेंटस फेज के लिए) लगभग समान फिलामेंटस फेज (जीनस इनोवायरस) का एक समूह है जिसमें फेज एफ1, एफडी, एम13 और जेडजे/2 शामिल हैं, जो एफ प्रजनन कारक वाले बैक्टीरिया को संक्रमित करते हैं। विरियन (वायरस कण) लगभग 6 गुणा 900 एनएम मापने वाला एक लचीला फिलामेंट है, जिसमें एक बेलनाकार प्रोटीन ट्यूब होती है जो इसके मूल में एक एकल-फंसे हुए गोलाकार डीएनए अणु की रक्षा करती है। फेज केवल 11 जीन उत्पादों के लिए कोड करता है, और ज्ञात सबसे सरल वायरसों में से एक है। इसका व्यापक रूप से आणविक जीव विज्ञान के मौलिक पहलुओं का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया गया है। जॉर्ज स्मिथ और ग्रेग विंटर ने फेज डिस्प्ले पर अपने काम के लिए एफ1 और एफ. डी. का इस्तेमाल किया, जिसके लिए उन्हें रसायन विज्ञान में 2018 के नोबेल पुरस्कार का हिस्सा दिया गया। एफ. एफ. फेज पर प्रारंभिक प्रयोगों में जीन कार्यों की पहचान करने के लिए एम13 का उपयोग किया गया था, और एम13 को एक क्लोनिंग वाहन के रूप में भी विकसित किया गया था, इसलिए एम13 नाम का उपयोग कभी-कभी एफ. एफ. फेज के पूरे समूह के लिए एक अनौपचारिक पर्याय के रूप में किया जाता है। संरचना विरियन एक लचीला फिलामेंट (कृमि जैसी श्रृंखला) है जिसका व्यास लगभग 6 एनएम और लंबाई 900 एनएम है। एक छोटी (50 अमीनो-एसिड अवशेष) लंबी अल्फा-हेलिकल प्रमुख कोट प्रोटीन उप-इकाई (जीन 8, या पी8 का उत्पाद) की कई हजार प्रतियां एक अतिव्यापी शिंगल जैसी सरणी में गोलाकार एकल-फंसे डीएनए जीनोम को घेरते हुए एक खोखला सिलेंडर बनाती हैं। प्रत्येक पी8 उपइकाई में एन-टर्मिनस के पास विस्तारित प्रोटीन और अम्लीय अवशेषों के सी-टर्मिनस के पास मूल अवशेषों का संग्रह होता है; ये दोनों क्षेत्र लगभग 20 हाइड्रोफोबिक (गैर-ध्रुवीय) अवशेषों द्वारा अलग किए जाते हैं। शिंगल जैसी व्यवस्था पी8 के अम्लीय अवशेषों को सिलेंडर की बाहरी सतह के पास रखती है, जहां वे वायरस कण को नकारात्मक रूप से चार्ज करते हैं; पड़ोसी पी8 उप-इकाइयों के गैर-ध्रुवीय क्षेत्रों के पास गैर-ध्रुवीय क्षेत्र, जहां गैर-ध्रुवीय बातचीत वायरस कण की उल्लेखनीय भौतिक स्थिरता में योगदान देती है; और सिलेंडर के केंद्र के पास बुनियादी अवशेष, जहां वे विरियन के मूल में नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए डीएनए फॉस्फेट के साथ बातचीत करते हैं। लंबे (या छोटे) डीएनए अणुओं को पैक किया जा सकता है, क्योंकि डीएनए की रक्षा के लिए आवश्यकता के अनुसार असेंबली के दौरान अधिक (या कम) पी8 उप-इकाइयों को जोड़ा जा सकता है, जिससे फेज आनुवंशिक अध्ययन के लिए उपयोगी हो जाता है। (इस प्रभाव को पॉलीफेज के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए, जो कई अलग-अलग और विशिष्ट डीएनए अणुओं को पैक कर सकता है)। चार छोटे प्रोटीनों में से प्रत्येक की लगभग 5 प्रतियां विरियन के दोनों सिरों को ढकती हैं। विरियन कैप्सिड (पी8 सबयूनिट प्रोटीन की असेंबली) की आणविक संरचना को एक्स-रे फाइबर विवर्तन द्वारा निर्धारित किया गया है, और संरचनात्मक मॉडल को प्रोटीन डेटा बैंक में जमा किया गया है। विशेष रूप से, दशकों से पी. डी. बी. में जमा एफ. डी. और पी. एफ. 1 विरियन संरचनाओं की श्रृंखला फाइबर विवर्तन डेटा संग्रह और कम्प्यूटेशनल विश्लेषण के तरीकों में सुधार को दर्शाती है। पी3 कैप्सिड प्रोटीन और पी5 प्रतिकृति/संयोजन प्रोटीन की संरचनाओं को भी एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी से निर्धारित किया गया है और पी. डी. बी. में जमा किया गया है। आनुवंशिकी एफ. डी. जीनोम के डी. एन. ए. अनुक्रम में 9 जीनों वाले 6408 न्यूक्लियोटाइड होते हैं, लेकिन जीनोम में 11 प्रोटीन का उत्पादन करने वाले 11 ओपन रीडिंग फ्रेम होते हैं, क्योंकि दो जीनों, जीन 2 और जीन 1 में आंतरिक इन-फ्रेम ट्रांसलेशन शुरू होता है, जिससे दो अतिरिक्त प्रोटीन, पी10 और पी11 उत्पन्न होते हैं। जीनोम में एक छोटा गैर-कोडिंग अंतर-आनुवंशिक अनुक्रम भी होता है। एम13 और एफ1 अनुक्रम एफ. डी. से थोड़े अलग हैं। उन दोनों में केवल 6407 न्यूक्लियोटाइड होते हैं; f1 180 स्थितियों में fd से अलग होता है (इनमें से केवल 10 परिवर्तन जीन उत्पादों में अमीनो-एसिड परिवर्तनों में परिलक्षित होते हैं) और M13 में f1 से केवल 59 न्यूक्लियोटाइड अंतर होते हैं। कई उद्देश्यों के लिए एफ. एफ. समूह में फेज को विनिमेय माना जा सकता है। पाँच जीन उत्पाद विरियन का हिस्सा हैंः प्रमुख कोट प्रोटीन (पी8) और दो सिरों को सीमित करने वाले छोटे प्रोटीन, एक छोर पर पी3 और पी6, और दूसरे छोर पर पी7 और पी9। तीन जीन उत्पाद (पी2, पी5, और पी10) डी. एन. ए. संश्लेषण के लिए आवश्यक साइटोप्लाज्मिक प्रोटीन हैं और बाकी विरियन के संयोजन में शामिल झिल्ली प्रोटीन हैं। माइक्रोबियल जीनोम से 10000 से अधिक इनोवायरस जैसे अनुक्रमों की पहचान करने के लिए एक स्वचालित मशीन-लर्निंग दृष्टिकोण में, इनोवायरस जीनोम के लिए विशिष्ट तीन अन्य विशेषताओं के साथ, जीन एन्कोडिंग पी1 का उपयोग एक संरक्षित मार्कर जीन के रूप में किया गया है। जीवन चक्र संक्रमण पी3 प्रोटीन पी3 के सी-टर्मिनल डोमेन द्वारा विरियन के एक छोर पर लंगर डाला जाता है। मेजबान बैक्टीरिया के संक्रमण में मेजबान बैक्टीरिया के दो अलग-अलग स्थलों के साथ पी3 के दो अलग-अलग एन-टर्मिनल क्षेत्रों की परस्पर क्रिया शामिल होती है। सबसे पहले, पी3 का एन2 क्षेत्र एफ-पाइलस के बाहरी सिरे से जुड़ जाता है, और पाइलस कोशिका में वापस आ जाता है। इस वापसी में पाइलस की वृद्धि और पोलीमराइजेशन प्रक्रिया के उलट द्वारा पाइलस के आधार पर कोशिका झिल्ली में पाइलस सबयूनिट असेंबली का डिपॉलिमराइजेशन शामिल हो सकता है। जैसे ही पी3 वाले पाइलस की नोक कोशिका भित्ति के पास पहुंचती है, पी3 का एन1 क्षेत्र संक्रमण को पूरा करने और जीनोम को मेजबान के कोशिका द्रव्य में छोड़ने के लिए जीवाणु टोलक्यूआरए प्रोटीन के साथ बातचीत करता है। प्रतिकृति एकल-फंसे हुए वायरल डीएनए के कोशिका द्रव्य में प्रवेश करने के बाद, यह एक पूरक डीएनए स्ट्रैंड के संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है। यह संश्लेषण मेजबान आर. एन. ए. पोलीमरेज़ द्वारा डी. एन. ए. अनुक्रम के अंतरजनित क्षेत्र में शुरू किया जाता है, जो संक्रमित डी. एन. ए. पर एक छोटे आर. एन. ए. प्राइमर को टेम्पलेट के रूप में संश्लेषित करता है। मेजबान डी. एन. ए. पोलीमरेज़ III तब डी. एन. ए. के पूर्ण पूरक स्ट्रैंड को संश्लेषित करने के लिए इस प्राइमर का उपयोग करता है, जिससे एक डबल-स्ट्रैंडेड सर्कल प्राप्त होता है, जिसे कभी-कभी प्रतिकृति रूप (आर. एफ.) डी. एन. ए. कहा जाता है। आर. एफ. का पूरक स्ट्रैंड फेज कोडित प्रोटीन, विशेष रूप से पी2 और पी10 के लिए प्रतिलेखन टेम्पलेट है, जो आगे डी. एन. ए. प्रतिकृति के लिए आवश्यक हैं। पी2 प्रोटीन आर. एफ. डी. एन. ए. के वायरल स्ट्रैंड को तोड़ता है, और मेजबान डी. एन. ए. पोलीमरेज़ III एक नए वायरल स्ट्रैंड को संश्लेषित करता है। पुराने वायरल स्ट्रैंड को विस्थापित किया जाता है क्योंकि नए को संश्लेषित किया जाता है। जब एक वृत्त पूरा हो जाता है, तो सहसंयोजक रूप से जुड़ा पी2 पुराने और नए संश्लेषित डीएनए के बीच जंक्शन पर विस्थापित वायरल स्ट्रैंड को काटता है और दोनों सिरों को फिर से जोड़ता है और पी2 को मुक्त करता है। आर. एफ. की दर्जनों प्रतियां उत्पन्न करने के लिए आर. एफ. इस रोलिंग सर्कल तंत्र द्वारा प्रतिकृति बनाता है। जब फेज प्रोटीन की सांद्रता बढ़ जाती है, तो नए वायरल स्ट्रैंड को पूरक डीएनए स्ट्रैंड के बजाय प्रतिकृति/असेंबली प्रोटीन पी5 द्वारा लेपित किया जाता है। पी5 पी2 के अनुवाद को भी रोकता है, ताकि संतान वायरल एस. एस. डी. एन. ए. उत्पादन और पैकेजिंग समकालिकता में हो। फेज के अधिकांश अन्य परिवारों के विपरीत, असेंबली और एक्सट्रूज़न संक्रमण मेजबान बैक्टीरिया को नहीं मारता है। वंशानुगत फेज को इकट्ठा किया जाता है क्योंकि वे बढ़ते बैक्टीरिया की झिल्ली के माध्यम से बाहर निकलते हैं, शायद आंतरिक और बाहरी झिल्ली में शामिल होने वाले आसंजन स्थलों पर। पाँच फेज प्रोटीन जो पूर्ण फेज के आवरण का निर्माण करते हैं, आंतरिक झिल्ली में प्रवेश करते हैं; पी8 और पी3 के लिए, एन-टर्मिनल लीडर अनुक्रम (बाद में हटाए गए) प्रोटीन को जीवाणु झिल्ली में प्रवेश करने में मदद करते हैं, जिसमें उनकी एन-टर्मिनल कोशिका द्रव्य से दूर पेरिप्लाज्म की ओर निर्देशित होती है। तीन अन्य फेज झिल्ली प्रोटीन जो फेज में मौजूद नहीं हैं, पी1, पी11 और पी4 भी संयोजन में शामिल हैं। आर. एफ. डी. एन. ए. की प्रतिकृति को पी5 के साथ डी. एन. ए. के लेप द्वारा फेज एस. एस. डी. एन. ए. के उत्पादन में परिवर्तित किया जाता है ताकि एक लंबा पी5/डी. एन. ए. प्रतिकृति/संयोजन परिसर बनाया जा सके, जो फिर झिल्ली-बद्ध फेज प्रोटीन के साथ परस्पर क्रिया करता है। निष्कर्षण प्रक्रिया पी7 और पी9 प्रोटीन को उठाती है जो संतति फेज के बाहरी सिरे का निर्माण करते हैं। जैसे ही पी5 को डी. एन. ए. से अलग किया जाता है, संतान डी. एन. ए. को झिल्ली के पार निकाला जाता है और पी8 के पेचदार आवरण में लपेटा जाता है, जिसमें पी3 और पी6 को संयोजन के अंत में जोड़ा जाता है। पी4 प्रोटीन बाहरी झिल्ली में एक एक्सट्रूज़न छिद्र बना सकता है। मेजबान आंतरिक झिल्ली में पी1-थियोरोडॉक्सिन कॉम्प्लेक्स के साथ डबल-स्ट्रैंडेड पैकेजिंग डीएनए सिग्नल की अंतःक्रिया एक छिद्र के गठन को ट्रिगर करती है। पी1 प्रोटीन में वॉकर मोटिफ होते हैं जो फेज असेंबली के लिए आवश्यक होते हैं, यह सुझाव देते हुए कि पी1 फेज असेंबली में शामिल एक आणविक मोटर है। पी1 प्रोटीन में कोशिका द्रव्य में एन-टर्मिनल भाग और पेरिप्लाज्म में सी-टर्मिनल भाग (पी8 के अभिविन्यास के विपरीत) के साथ एक झिल्ली-फैले हाइड्रोफोबिक क्षेत्र होता है। झिल्ली-फैलाव क्षेत्र के कोशिका-द्रावक पक्ष के निकट पी1 का एक 13-अवशेष अनुक्रम होता है जिसमें पी8 के सी टर्मिनस के पास मूल अवशेषों के पैटर्न से निकटता से मेल खाने वाले मूल अवशेषों का एक पैटर्न होता है, लेकिन उस अनुक्रम के संबंध में उल्टा होता है। पी8 के मध्यवर्ती संयोजनों को क्लोरोफॉर्म के साथ फेज का उपचार करके उत्पन्न किया जा सकता है। इन मध्यवर्ती रूपों में पी8 की पेचदार सामग्री फेज के समान है, यह सुझाव देते हुए कि असेंबली के दौरान संरचनात्मक परिवर्तन में असेंबली में अपने पड़ोसियों के संबंध में शिंगल पी8 उप-इकाइयों का केवल एक स्लाइडिंग शामिल हो सकता है। जीव विज्ञान और चिकित्सा एफ. एफ. फेज को जैविक और चिकित्सा विज्ञान में अनुप्रयोगों के लिए इंजीनियर किया गया है। कई अनुप्रयोग प्रयोगों पर निर्माण करते हैं जो दिखाते हैं कि एंटीबायोटिक कैनामाइसिन के प्रतिरोध का निर्धारण करने वाले डी. एन. ए. अनुक्रम को एफ. डी. फेज डी. एन. ए. के गैर-कोडिंग इंटरजेनिक अनुक्रम में एक कार्यात्मक रूप में डाला जा सकता है। इस तरह के संशोधित फेज तदनुसार जंगली प्रकार के फिलामेंटस एफ. डी. से लंबे होते हैं, क्योंकि लंबे डी. एन. ए. को तदनुसार अधिक जीन 8 कोट प्रोटीन के साथ लेपित किया जाता है, लेकिन फेज जीवन-चक्र अन्यथा बाधित नहीं होता है। दूसरी ओर, पारंपरिक "टैडपोल" या आइसोमेट्रिक आकार-चरण, जिसमें सीमित आकार का कैप्सिड होता है, का उपयोग बड़ी डीएनए अणु को समाहित करने के लिए इतनी आसानी से नहीं किया जा सकता है। संशोधित फेज का चयन कैनामाइसिन के प्रति प्रतिरोध पेश करने के लिए संशोधित फेज के साथ कैनामाइसिन-संवेदनशील बैक्टीरिया को संक्रमित करके और कैनामाइसिन की अन्यथा घातक सांद्रता वाले मीडिया में संक्रमित बैक्टीरिया को विकसित करके किया जा सकता है। इस परिणाम को अंतरजेनिक अनुक्रम के बजाय एफ. डी. फेज जीन 3 में एक विदेशी पेप्टाइड को व्यक्त करने वाले विदेशी डी. एन. ए. को अंतःस्थापित करके बढ़ाया गया था, ताकि विदेशी पेप्टाइड जीन 3 अधिशोषण प्रोटीन के एक हिस्से के रूप में फेज की सतह पर दिखाई दे। विदेशी पेप्टाइड ले जाने वाले फेज का उचित एंटीबॉडी का उपयोग करके पता लगाया जा सकता है। इस दृष्टिकोण का उल्टा जीन 3 में एंटीबॉडी के लिए डीएनए कोडिंग डालना और उपयुक्त एंटीजन द्वारा उनकी उपस्थिति का पता लगाना है। इन तकनीकों को कई वर्षों में कई तरीकों से विस्तारित किया गया है, उदाहरण के लिए जीन 3 के अलावा फेज कोट प्रोटीन के लिए जीन कोडिंग में विदेशी डीएनए डालना, और/या केवल कुछ संबंधित जीन उत्पादों को संशोधित करने के लिए रुचि के जीन की नकल करना। फेज डिस्प्ले तकनीक का व्यापक रूप से कई उद्देश्यों के लिए उपयोग किया गया है। सामग्री विज्ञान और नैनो प्रौद्योगिकी एफ. एफ. फेज को उपचार, विद्युत रासायनिक, फोटोवोल्टिक, उत्प्रेरक, संवेदन और डिजिटल स्मृति उपकरणों जैसे अनुप्रयोगों के लिए इंजीनियर किया गया है, विशेष रूप से एंजेला बेल्चर और सहयोगियों द्वारा। फिलामेंटस बैक्टीरियोफेज संदर्भ बाहरी लिंक वायरलज़ोन एटीसीसी एफडी एटीसीसी एम13 इनोविरिडे बैक्टीरियोफेज आणविक जीव विज्ञान आणविक आनुवंशिकी फेज प्रोटीन झिल्ली प्रोटीन झिल्ली जीव विज्ञान संरचनात्मक जीव विज्ञान एकल-फंसे डीएनए वायरस