Bakteriophage Lambda

Lambda-Phage

TEM-Bild von λ-Phagen

Reich:	Viren
Ordnung:	Caudovirales
Familie:	Siphoviridae
Gattung:	λ-ähnliche Viren
Art:	λ-Phage

Taxonomische Merkmale

Genom:	dsDNA linear
Baltimore:	Gruppe 1
Symmetrie:	ikosaedrisch, tailed
Hülle:	keine

Wissenschaftlicher Name

Enterobacteria phage λ (engl.)

Taxon-Kurzbezeichnung

Der Lambda-Phage (Phage λ) ist ein Virus aus der Ordnung Caudovirales, der das Bakterium E. coli zum Wirt hat; er gehört damit zu den Bakteriophagen. Er hat in der Geschichte der Virusforschung und molekularen Genetik wie auch bei gentechnologischen Verfahren (Phagen-Display) eine große Bedeutung.

Morphologie

Das Virion des Lambda-Phagen ist wie bei allen Siphoviridae aus einem Kapsid mit der enthaltenden dsDNA und einem nicht-kontraktilen Schwanzteil aufgebaut. Das Kapsid hat eine isometrische, ikosaedrische Symmetrie und ist etwa 60 nm im Durchmesser groß; es besteht aus 72 Kapsomeren (60 Hexamere, 12 Pentamere, T=7). Aufgrund der Lücke für den Ansatz des Schwanzteils besteht das Kapsid jedoch nicht aus je 420 (= 60x6 + 12x5) Molekülen der beiden Haupt-Kapsidproteine E und D, sondern nur aus 415.

Der Schwanzteil ist flexibel, aber nicht-kontraktil und 8x150 nm groß. An dessen Ende befinden sich vier lange Fibern, die jedoch in in vitro gezüchteten Stämmen verschwinden.

Das lineare, doppelsträngige DNA-Genom des Lambda-Phagen ist 48.502 bp groß, kodiert für etwa 70 Proteine und besitzt an beiden Enden kurze einzelsträngige Abschnitte. Diese sind komplementär und dienen der Integration des Phagen-Genoms in das Genom des Wirtsbakteriums. Diese Enden werden auch als kohäsive Enden, homologe Bindeenden oder „sticky ends“ (engl. klebrige Enden) bezeichnet.

Replikation

Der Phage λ ist ein temperenter Bakteriophage. Seine DNA-Stränge besitzen homologe Bindeenden, die beim Eintritt in die Wirtszelle einen offenen Kreis bilden, der von den eigenen DNA-Ligasen des Bakteriums zu einem geschlossenen Kreis ergänzt wird.

Sobald der Phage seine DNA in der Wirtszelle injiziert, kann er seine DNA in das Bakterienchromosom integrieren. In diesem Zustand ist der Lambda-Phage ein Prophage und bleibt in das Wirtsgenom integriert ohne sein Genom zu exprimieren. Die Integration der Phagen-DNA in das Wirtsgenom ist eine ortspezifische Rekombination und kann zu spezialisierter Transduktion führen.

Die Expression der Prophagen-Gene werden von einem Repressor-Protein unterdrückt. Das einzige Gen, das nicht unterdrückt wird, ist natürlich dasjenige Gen, das für die Produktion des Repressorproteins zuständig ist, das cI Gen. Das heißt, dass die Prophage-DNA mit jeder Teilung der Wirtszelle auch dupliziert wird, aber seine Gene nehmen nicht an der Transkription Teil. Dieser Prozess ist auch als Lysogener Zyklus bekannt. Die Termination der Lysogenie wird durch Stressfaktoren für das Bakterium, wie z.B. Antibiotika, UV-Strahlung, Nährstoffmangel und insbesondere DNA-Schädigung induziert. Im letztgenannten Falle führt eine Schädigung der Erbinformation zur Aktivierung von RecA, einem Induktor von DNA - Reparaturprozessen, der SOS-Antwort. Jedoch spaltet RecA nach Aktivierung nicht nur 'sein' Substrat, sondern auch den Lamda-Repressor. Dies führt zur Expression des Phagengenoms. Jetzt kann der Lambda-Phage in den Lytischen Zyklus eintreten, wo auch die eigentliche Vermehrung des Phages stattfindet. Zunächst werden die Phage-Bestandteile produziert und der Lambda-Phage lysiert die Wirtszelle und sucht nach der nächsten Wirtszelle, die er infizieren kann.

Literatur

Court, D.L. et al. (2007): A new look at bacteriophage lambda genetic networks. In: J. Bacteriol. Bd. 189, 298-304. PMID 17085553 doi:10.1128/JB.01215-06 PDF

Gottesman, M.E. & Weisberg, R.A. (2004): Little lambda, who made thee? In: Microbiol. Mol. Biol. Rev. Bd. 68, S. 796-813. PMID 15590784 doi:10.1128/MMBR.68.4.796-813.2004 PDF

Coleclough, C. & Erlitz, F.L. (1985): Use of primer-restriction-end adapters in a novel cDNA cloning strategy. In: Gene. Bd. 34, S. 305-314. PMID 2408965

Hohn, B. (1983): DNA sequences necessary for packaging of bacteriophage lambda DNA. In: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. Bd. 80, S. 7456-7460. PMID 6324174 PDF