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T4 BACTERIOPHAGE Su nombre deriva del griego tnyos, que significa músculo, referido a la cola contráctil. 

TAXONOMY

Group I: dsDNA viruses Order: Caudovirales Family: Myoviridae Subfamily: Tevenvirinae Genus: T4likevirus CHARACTERISTICS OF T4 BACTERIOPHAGE 

Virion

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No envuelto Virion es ~ 210x106 nm, densidad de flotación en CsCl es de 1,50 g / cm 3 y S20w ~ 1030S. La infectividad es éter y cloroformo resistente.HEAD: Phage heads are prolate icosahedra, ~111 x 78 nm, and consist of 152 capsomers (T:13 Q:21).

 CABEZA  Cabezas de fagos son icosaedros alargado, miden ~ 111 x 78 nm, y constan de 152 capsómeros (T:13 Q:21).

La proteína vértice, gp24, la principal proteína de la cápside gp23. Hoc (proteínas de la cápside externa altamente antigénica), un monómero en forma de pesa de gimnasia en el centro de cada hexon de gp23, hasta 155 copias por la cápside (39 kDa; subunidades rojos); y Soc (pequeña proteína de la cápside externa), una molécula en forma de barra que se une entre hexones gp23, hasta 870 copias por la cápside (9 kDa; subunidades blanco). Tanto Hoc y Soc son prescindibles, y se unen a la cápside después de la finalización de ensamblaje de la cápsida. El montaje Soc ofrece una gran estabilidad a fago T4 para sobrevivir en ambientes hostiles como pH extremo (pH 11), alta temperatura (60 ° C), choque osmótico, y una gran cantidad de agentes de desnaturalización. Soc mejora su supervivencia por ~ 104 veces. Por otro lado, Hoc no proporciona estabilidad adicional significativo. Hoc puede interactuar con ciertos componentes de la superficie bacteriana, proporcionando una ventaja adicional para la supervivencia (Sathaliyawala y Rao, resultados no publicados). 

TALLO: Is contractile, measure 113 x 16 nm and have a collar

Las fibras largas de la cola se pueden extender más de 1000 Å. Se componen de cuatro proteínas diferentes. Es la región C-terminal del dominio pie de gp37 (rojo) que es responsable para el reconocimiento de la membrana externa de la bacteria huésped. Fibras de la cola cortas están unidos a la placa de base por la parte delgada N-terminal, mientras que el C-terminal globular se une a los receptores de la célula huésped LPS 

PLACA BASAL: 6 short spikes and 6 long fibers

El fago T4 inicia la infección de E. coli mediante el reconocimiento de los receptores de la superficie celular de LPS con los extremos distales de sus largas fibras de la cola. La señal de reconocimiento se transmite entonces a la proteína de fijación placa de base, GP9, y luego a la propia placa de base.

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Genome

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lineal dsDNA genoma de 168.903 pb Genomas tienen un Mr ~ 120 x 106, que corresponde a 48% del peso de la partícula. T4 tiene ~ 300 genes T4 tiene un total de 289 genes que codifican proteínas. El ADN contiene 5-hidroximetilcitosina (HMC) en lugar de citosina (estos nucleótidos son glicosilada), un contenido de G + C de 35%

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T4 LIFE CYCLE LYTIC INFECTIONS

 ADSORPTION, PENETRATION AND INJECTION  Ligandos: Tail fibers  Receptors: Membrane porin protein, ompC or lipopolysaccharide (LPS)

the specialised membrane lipid

ADSORCION: El virus se fija o adsorbe a componentes de la superficie celular que actúan como receptores específicos. Se adhiere a ese sitio por medio de sus fibras de la cola

INYECCION Y PENETRACIÓN: Después de la adsorción, se produce un cambio configuracional en las proteínas de la placa basal, alguna de las cuales tienen actividad enzimática y producen un poro en la membrana citoplasmática de la célula. La vaina del fago se contrae y el material genético viral ingresa en la célula, mientras que la envoltura proteica queda en el exterior. El fago usa lisozima para degradar una porción de la pared celular bacteriana para la inserción del núcleo de la cola. El ADN se inyecta en el periplasma de la bacteria.

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REPLICATION

El material genético viral que ingresa en una célula contiene bases modificadas que evitan la degradación por nucleasas bacterianas. Esta modificación consiste en la glicosilación y/o metilación de algunas determinadas bases. En el caso del fago T4 se glucosila la base 5'hidroximetilcitosina. Para lograr una efectiva replicación del genoma viral se deben sintetizar algunas proteínas ni bien el material genético ingresa en la célula. Esta proteínas tempranas reparan el poro de la membrana citoplasmática por donde ingresó el genoma viral, degradan el DNA bacteriano lo que proporciona una fuente de precursores, evita la síntesis de RNA y proteínas bacterianas, y proporciona ribosomas para la síntesis de proteínas del fago.

Así comienza el complejo comportamiento de este genoma viral. Algunos de los primeros genes que se transcriben, llamados inmediata-temprana , codifican enzimas que descomponen ADN del huésped. Anfitrión ADN se descompone con el fin de utilizar nucleótidos huésped para producir ADN viral más.

Retraso en los genes tempranos y medios codifican las 20 proteínas que están implicadas en la replicación viral. De hecho , T4 codifica casi toda su propia maquinaria de replicación. Hay dos procesos de replicación distintos de T4 ETAPA 1 - replicación se produce de una manera bidireccional con múltiples orígenes de replicación en el genoma. La primera de varias rondas de replicación se inician por los cebadores de ARN sintetizados por la ARN polimerasa huésped. Estos cebadores de ARN pueden viajar a su región de cortesía en dsDNA y desplazar a la otra hebra para producir una estructura llamada un bucle R. El ARN unido ahora puede actuar como un cebador para la cadena principal de la replicación del ADN. La cadena retrasada se sintetiza a continuación, utilizando la helicasa replicativa, gp41. La replicación del ADN se terminó por gp30 que es la ligasa de T4 codificada, así como la ADN ligasa de acogida. Etapa 2 - En este punto el virus utiliza su propia maquinaria replicativa para transcribir sus genes tardíos con un proceso conocido como el modelo de pinza deslizante gp45. Los cebadores para la síntesis de la cadena principal son productos intermedios de recombinación en lugar de ARN hechas por la ARN polimerasa

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ENSAMBLE

Genes finales se expresan, (1) la placa basal viral se reunió primero , (2) este se adhiere a la cola y (3) proteínas de la fibra de la cola. Estas tres vías de proteínas diferentes se combinan para formar un T4 madura de la cápside del fago. ADN se empaqueta en la proteína de la cápside madura por el envasado y el corte de los concatémeros utilizando un complejo terminasa se encuentra al final de la cadena de ADN concatemerized . El complejo terminasa se une a la cabeza de la cápside y se mueve de ADN en la cabeza de la cápside vacía. La cápside también encierra enzimas necesarias para las infecciones futuras, como la ADN polimerasa codificada por el virus

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LIBERACION

La enzima viral codificada holina (gpt) crea los agujeros en la membrana interna de la célula huésped bacteriana para permitirla salida de la lisozimas y degradar la pared celular de peptidoglicano. La lisis celular posteriormente sigue la liberación de una ducha de la progenie del bacteriófago en el espacio extracelular.

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APLICACIONES NANOTECNOLÓGICAS

Los virus han demostrado recientemente útil para la detección de analitos diana tales como explosivos, proteínas, bacterias, virus, esporas y toxinas con alta selectividad y sensibilidad. los fagos líticos pueden romper específicamente bacterias para liberar moléculas marcadoras de células específicas tales como enzimas que pueden ensayarse. Además, los fagos tienen buena estabilidad química y térmica, y se pueden conjugar con los nanomateriales y se inmovilizan en una superficie del transductor en un dispositivo analítico. Aunque la función natural de los virus es para almacenar y transportar material genético, que recientemente se han demostrado para actuar como plantillas para la síntesis y ensamblaje de los nanomateriales, como vehículos para la administración de fármacos y gen diana, y como sondas para la detección e imágenes Los biosensores han sido recientemente considerado como alternativas atractivas a las plataformas existentes de detección de patógenos convencional. Los biosensores son dispositivos analíticos que se traducen un evento específico bio-reconocimiento en una señal medible. Ofrecen varias ventajas, tales como alto grado de sensibilidad y especificidad de la detección, preparación de la muestra mínima, costo-efectividad, la miniaturización y portabilidad para in situ monitoreo en tiempo real y reducen el tiempo total requerido para la detección. En los sensores, el elemento de reconocimiento o bien se integra dentro o se asocia estrechamente con una interfaz de transductor que puede convertir químicos, físicos, o interacciones biológicas en una salida medible. Durante las últimas dos décadas, los sensores, especialmente biosensores, se han convertido en necesaria para la detección de diferentes analitos tales como explosivos, proteínas, ADN, marcadores de cáncer, bacterias, virus, y las toxinas en la elaboración de alimentos, la vigilancia ambiental, diagnósticos clínicos, y la lucha contra el bioterrorismo. En cuanto a las propiedades del transductor, biosensores se pueden clasificar como óptica, termométrico, piezoeléctrico, magnético, micromecánica, y electroquímica.

Figure 18. Left. Schematic representation of A) bacteriophage T4 with all its native structures and B) the non-infectious functional T4 nanoparticle decorated with a capture moiety resulting from genetic engineering of the wild type bacteriophage T4. Right. Schematic representation of a sensor surface which utilizes functional T4 nanoparticles as biorecognition elements. The detection of the target could be done through optical or electrical transduction.

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Estudios

Detección de Staphylococcus aureus usando fagos líticos (detección de límite de ~ 104 ufc · ml-1) por resonancia de plasmón superficial (SPR). (Balasubramanian S., et al. 2006) inmovilización orientada de bacteriófago T4 través de la introducción de ligandos de unión específicos en la cabeza de fagos usando una técnica de presentación en fagos. Fusión del gen de la proteína portadora de carboxilo biotina (BCCP) o el gen módulo de unión a celulosa (CBM) con el gen de la proteína de la cápside pequeña exterior (SOC) de T4 como resultado la expresión del ligando respectivo en la cabeza del fago.