فيروس العصوية phi29

الموسوعة الحرة
نموذج هيكلي للبكتيريا العاثية φ29 بدقة ذرية [ 1 ]

فيروس العصوية φ29 (العاثية البكتيرية φ29) هو عاثية بكتيرية ذات حمض نووي مزدوج السلسلة (dsDNA)، برأس بيضاوي الشكل ذي عشرينوجهًا وذيل قصير، وينتمي إلى جنس Salasvirus ، ورتبة Caudovirales ، وعائلة Salasmaviridae . [ 2 ] [ 3 ] وهي من نفس رتبة العاثيات PZA، وφ15، وBS32، وB103، وM2Y (M2)، وNf، وGA-1. [ 4 ] [ 5 ] تم اكتشاف العاثية φ29 لأول مرة عام 1965، وهي أصغر عاثية عصوية معزولة حتى الآن، وتُعد من أصغر العاثيات المعروفة ذات الحمض النووي المزدوج السلسلة. [ 2 ] [ 3 ]

يمتلك الفيروس φ29 بنيةً فريدةً لمحرك تغليف الحمض النووي، تستخدم الحمض النووي الريبوزي المُغلِّف للرأس الأولي (pRNA) لتوجيه انتقال جينوم الفيروس أثناء التضاعف . وقد ألهم هذا النظام البنيوي المبتكر أبحاثًا جارية في مجالات تقنية النانو ، وإيصال الأدوية ، والعلاجات . [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

في الطبيعة، يصيب العاثي φ29 بكتيريا Bacillus subtilis ، وهي نوع من البكتيريا موجبة الجرام ، مكونة للأبواغ الداخلية ، وتوجد في التربة ، وكذلك في الجهاز الهضمي للعديد من الكائنات البحرية والبرية ، بما في ذلك البشر . [ 10 ]

تاريخ

في عام 1965، اكتشف عالم الأحياء الدقيقة الأمريكي الدكتور برنارد رايلي العاثية φ29 في مختبر الدكتور جون سبيزيزن بجامعة مينيسوتا . [ 11 ] [ 12 ] ونظرًا لصغر حجمها وشكلها المعقد، فقد أصبحت نموذجًا مثاليًا لدراسة العديد من العمليات في البيولوجيا الجزيئية ، مثل التكوين الشكلي ، وتغليف الحمض النووي الفيروسي ، وتضاعف الفيروس، والنسخ . [ 12 ] [ 13 ]

بناء

رسم تخطيطي لفيروس العاثية φ29 (مقطع عرضي ومنظر جانبي).

يتكون تركيب φ29 من سبعة بروتينات رئيسية : البروتين الطرفي (p3)، وبروتين الرأس أو الغلاف (p8)، وبروتين ألياف الرأس أو الغلاف (p8.5)، وعقدة الذيل البعيدة (p9)، وبروتين البوابة أو الموصل (p10)، وبروتينات أنبوب الذيل أو الطوق السفلي (p11)، وألياف الذيل أو بروتينات الزوائد (p12*). [ 6 ]

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين بنية العاثية φ29 وبنية العاثيات الأخرى في استخدامها لـ pRNA في محرك تغليف الحمض النووي الخاص بها. [ 6 ]

محرك تغليف الحمض النووي

يقوم محرك تغليف الحمض النووي φ29 بتغليف جينوم العاثية داخل الغلاف البروتيني الأولي أثناء تضاعف الفيروس. [ 6 ] يتكون محرك التغليف φ29 هيكليًا من الغلاف البروتيني الأولي وبروتينات الربط، التي تتفاعل مع الحمض النووي الريبوزي البلازميدي (pRNA)، وإنزيم التغليف (gp16)، وركيزة التغليف (الحمض النووي الجينومي-gp3). [ 6 ] نظرًا لأن عملية تغليف الجينوم تستهلك طاقة كبيرة، فلا بد من تسهيلها بواسطة محرك يعمل بالطاقة المُستمدة من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، والذي يحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة ميكانيكية من خلال تحلل ATP . [ 6 ] [ 14 ] يستطيع محرك التغليف φ29 توليد قوة تبلغ حوالي 57 بيكونيوتن (pN) ، مما يجعله أحد أقوى المحركات الحيوية التي دُرست حتى الآن. [ 6 ]

الحمض النووي الريبوزي البلازميدي

يُعدّ جزيء pRNA الخاص بفيروس φ29 جزيئًا متعدد الاستخدامات ، إذ يمكنه أن يتبلمر إلى ثنائيات ، وثلاثيات ، ورباعيات ، وخماسيات ، وسداسيات . [ 15 ] افترضت دراسات مبكرة، مثل دراسة أندرسون (1990) وتروتييه (1998)، أن جزيء pRNA يُشكّل سداسيات بين الجزيئات، إلا أن هذه الدراسات اعتمدت على أساس جيني بحت، بدلًا من استخدام المجهر . [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] في عام 2000، استخدمت دراسة أجراها سيمبسون وآخرون المجهر الإلكتروني فائق البرودة لتحديد أنه في الجسم الحي ، لا يمكن أن يتسع مكانيًا داخل الفيروس إلا خماسي أو بوليمر أصغر. [ 18 ] في نهاية المطاف، استُخدمت تقنية الاستبدال المتماثل الأحادي مع التشتت الشاذ (SIRAS) لتحديد أن البنية في الجسم الحي هي حلقة رباعية. [ 19 ] يتوافق هذا الاكتشاف مع ما هو معروف عن البنية الهندسية والمرونة اللازمة للوصلة الثلاثية لمحرك التعبئة. [ 19 ] عندما يكون الحمض النووي الريبوزي المُبَعَّد (pRNA) في شكل حلقة رباعية، فإنه يعمل كجزء من محرك تعبئة الحمض النووي لنقل جزيئات الحمض النووي إلى موقعها المستهدف داخل كبسولة الرأس الأولي. [ 20 ] على وجه التحديد، ترتبط المجالات الوظيفية للحمض النووي الريبوزي المُبَعَّد (pRNA) بإنزيم التعبئة gp16 وجزيء الرابط البنيوي للمساعدة في نقل الحمض النووي عبر قناة الرأس الأولي. [ 6 ] بعد اكتمال تعبئة الحمض النووي، ينفصل الحمض النووي الريبوزي المُبَعَّد (pRNA) ويتحلل. [ 21 ]

الجينوم والتضاعف

آلية تكاثر العاثية φ29

يحتوي عاثية φ29 على جينوم خطي مزدوج السلسلة من الحمض النووي يتكون من 19285 قاعدة . [ 2 ] كلا طرفي الجينوم 5' مغطى ببروتين طرفي مرتبط تساهميًا (p3) يرتبط بإنزيم بوليميراز الحمض النووي أثناء التضاعف. [ 2 ] [ 22 ]

يُعدّ φ29 أحد أنواع العاثيات العديدة التي تمتلك بوليميراز DNA ببنية ووظيفة مختلفتين عن بوليميرازات DNA القياسية في الكائنات الحية الأخرى. [ 22 ] يُشكّل φ29 مُركّب تضاعف يتضمن البروتين الطرفي p3، ونوكليوتيد dAMP، وبوليميراز DNA الخاص به لتخليق DNA في اتجاه 5' إلى 3' . تستخدم عملية التضاعف هذه أيضًا آلية انزلاق عكسي نحو الطرف 3' من الجينوم، حيث تستخدم وحدة TTT مُتكررة لتحريك مُركّب التضاعف للخلف دون تغيير تسلسل القالب. [ 22 ] [ 23 ] يسمح هذا ببدء تضاعف DNA بدقة أكبر، إذ يتحقق مُركّب البوليميراز من تسلسل مُحدد قبل بدء عملية الاستطالة. [ 23 ] [ 24 ]

التطبيقات

استهداف جزيئات سرطان الثدي الثلاثي السلبي بواسطة الحمض النووي الريبوزي المرسال (pRNA) الخاص بالعاثية φ29

تجميع الجسيمات النانوية

تُتيح مرونة بنية ووظيفة الحمض النووي الريبي (RNA) إمكانية تجميع الجسيمات النانوية للعلاجات النانوية . [ 7 ] يمكن للحمض النووي الريبي المُعَلَّم (pRNA) في العاثية φ29 استخدام وصلته الثلاثية للتجميع الذاتي في جسيمات نانوية. [ 7 ]

يُعدّ الإنتاج على نطاق واسع أحد التحديات الرئيسية لاستخدام الجسيمات النانوية المشتقة من الحمض النووي الريبوزي البلازميدي (pRNA) ، إذ تفتقر معظم الصناعات حاليًا إلى التجهيزات اللازمة للتعامل مع تصنيع الحمض النووي الريبوزي البلازميدي على المستوى الصناعي. [ 8 ] ويعود ذلك أساسًا إلى أن تقنية النانو الحمض النووي الريبوزي لا تزال مجالًا ناشئًا يفتقر إلى التطبيقات الصناعية وتحسين عمليات تصنيع جزيئات الحمض النووي الريبوزي الصغيرة. [ 25 ]

توصيل الأدوية

يشتمل نظام تغليف الحمض النووي الخاص بـ φ29، باستخدام الحمض النووي الريبوزي البلازميدي (pRNA)، على محرك لتوصيل الجزيئات العلاجية مثل الريبوزيمات والأبتاميرات . [ 8 ] كما يساعد صغر حجم الجسيمات النانوية المشتقة من الحمض النووي الريبوزي البلازميدي على توصيل الأدوية إلى الأماكن الضيقة مثل الأوعية الدموية . [ 8 ]

تكمن الصعوبة الرئيسية في استخدام تقنية توصيل الأدوية القائمة على الأبتاميرات في الحصول على أبتاميرات فريدة ومتعددات أخرى لعلاجات محددة لأمراض قد تؤدي إلى تحلل المتعددات العلاجية والجسيمات النانوية داخل الجسم الحي. [ 8 ] ويجب تثبيت الجسيمات النانوية كآليات توصيل لكي تتكيف مع البيئات الدقيقة التي قد تؤدي إلى فقدان المادة العلاجية. [ 26 ]

علاج سرطان الثدي ثلاثي السلبية

سرطان الثدي ثلاثي السلبية (TNBC) هو نوع شرس من سرطان الثدي، ويشكل ما بين عشرة إلى خمسة عشر بالمائة من جميع حالات سرطان الثدي. [ 27 ] يُعد العلاج الكيميائي العلاج الوحيد الفعال حاليًا لسرطان الثدي ثلاثي السلبية، لأن فقدان المستقبلات المستهدفة المتأصل في هذا المرض يجعل الخلايا السرطانية مقاومة للأدوية العلاجية . [ 9 ]

يمكن أن يساعد التقاطع الثلاثي في ​​محرك تغليف الحمض النووي φ29 على زيادة حساسية خلايا سرطان الثدي الثلاثي السلبي للعلاج الكيميائي باستخدام آلية توصيل دوائي تعتمد على الحمض النووي الريبوزي المتداخل الصغير (siRNA) لتثبيط نمو سرطان الثدي الثلاثي السلبي وحجمه. [ 9 ] كما يمكن دمج هذا العلاج مع أدوية مضادة للسرطان مثل دوكسوروبيسين لتعزيز التأثيرات العلاجية. [ 9 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ باديلا-سانشيز، فيكتور (2021-07-17)، نموذج هيكلي لفيروس العاثية φ29 بدقة ذرية ، doi : 10.5281/zenodo.5111609 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 2021-07-17
  2. 1 2 3 4 مايير، ويلفريد جيه جيه؛ هوركاخاداس، خوسيه أ. سالاس، مارجريتا (2001). "φ29 عائلة العاثيات" . مراجعات علم الأحياء الدقيقة والبيولوجيا الجزيئية . 65 (2): 261-287 . دوى : 10.1128/MMBR.65.2.261-287.2001 . ردمك 1092-2172 . بمك 99027 . بميد 11381102 .   
  3. 1 2 أكرمان، هانز-و. (1998). "العاثيات ذات الذيل: رتبة الكاودوفيراليس" . التقدم في أبحاث الفيروسات . 51 : 135-201 . doi : 10.1016/S0065-3527(08)60785-X . ISBN 978-0-12-039851-5ISSN 0065-3527 . PMC 7173057. PMID 9891587 .​​   
  4. ↑ ماك غراث، ستيفن؛ فان سينديرين، دوي (2007). العاثيات : علم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية . نورفولك، المملكة المتحدة: دار كايستر الأكاديمية للنشر. ISBN  978-1-904455-14-1. OCLC 86168751 . 
  5. ^ كاماتشو، آنا؛ خيمينيز، فرناندو؛ توري، خافيير. كاراسكوسا، خوسيه إل. ميلادو، رافائيل ب. فينويلا، إلاديو؛ سالاس، مارجريتا؛ فاسكيز، سيزار (فبراير 1977). "تجميع Bacillus subtilis Phage Phi29. 1. الطفرات في ترميز السترونات للبروتينات الهيكلية" . المجلة الأوروبية للكيمياء الحيوية . 73 (1): 39-55 . دوى : 10.1111/j.1432-1033.1977.tb11290.x . ISSN 0014-2956 . بميد 402269 .  
  6. 1 2 3 4 5 6 7 8 لي، تاي جين؛ شوارتز، تشاد؛ غو، بيشوان (2009-10-01). "بناء محرك تغليف الحمض النووي لفيروس العاثية Phi29 وتطبيقاته في تقنية النانو والعلاج" . حوليات الهندسة الطبية الحيوية . 37 (10): 2064-2081 . doi : 10.1007/s10439-009-9723-0 . ISSN 1573-9686 . PMC 2855900. PMID 19495981 .   
  7. 1 2 3 شو، يي؛ وانغ، هونغتشي؛ سيريمي، بهار؛ غو، بيشوان (2022)، "طرق تصنيع تجميع جسيمات نانوية من الحمض النووي الريبي بناءً على الخصائص الهيكلية لـ pRNA لفيروس العاثية Phi29" ، تقنية النانو والعلاجات القائمة على الحمض النووي الريبي ، الصفحات 141-157 ، doi : 10.1201/9781003001560-21 ، ISBN  978-1-003-00156-0تم الاطلاع عليه بتاريخ 2022-11-01
  8. 1 2 3 4 5 يي، شين؛ حميدة، ماجد؛ تشانغ، هويفانغ م.؛ هانسون، بول؛ يي، تشيو؛ يانغ، ديشنغ (2012). "التطورات الحالية في بيولوجيا Phi29 pRNA وتطبيقاتها في توصيل الأدوية" . مراجعات وايلي متعددة التخصصات: الحمض النووي الريبوزي . 3 (4): 469-481 . doi : 10.1002/wrna.1111 . PMID 22362726. S2CID 12631001 .  
  9. 1 2 3 4 تشانغ، لونغ؛ مو، تشاوفينغ؛ تشانغ، تينغهونغ؛ يانغ، ديجون؛ وانغ، تشينو؛ تشن، تشيونغ؛ تانغ، لين؛ فان، لوهوي؛ ليو، كونغ؛ شين، جيانليانغ؛ لي، هواكيونغ (2021-01-07). "تطوير علاجات موجهة لزيادة حساسية سرطان الثدي ثلاثي السلبية للعلاج الكيميائي باستخدام الحمض النووي الريبي المُغلِّف المُستخلص من العاثية phi29" . مجلة تقنية النانو الحيوية . 19 (1): 13. doi : 10.1186/s12951-020-00758-4 . ISSN 1477-3155 . PMC 7792131. PMID 33413427 .   
  10. ↑ إرينغتون، جيفري؛ فان دير آرت، ليزا ت (11 مايو 2020). "نبذة عن الميكروب: العصوية الرقيقة: كائن نموذجي لتطور الخلايا، وعامل صناعي أساسي" . علم الأحياء الدقيقة . 166 (5): 425-427 . doi : 10.1099/mic.0.000922 . ISSN 1350-0872 . PMC 7376258. PMID 32391747 .   
  11. ↑ رايلي، برنارد إي؛ سبيزيزن، جون (1965). " عدوى العاثيات البكتيرية لبكتيريا العصوية الرقيقة المؤهلة" . مجلة علم البكتيريا . 89 (3): 782-790 . doi : 10.1128/jb.89.3.782-790.1965 . ISSN 0021-9193 . PMC 277537. PMID 14273661 .   
  12. 1 2 سالاس، مارغريتا (2007-10-01). "أربعون عامًا مع العاثية ø29" . المراجعة السنوية لعلم الأحياء الدقيقة . 61 (1): 1-22 . doi : 10.1146/annurev.micro.61.080706.093415 . ISSN 0066-4227 . PMID 17441785 .  
  13. ↑ "نبذة عن | علم الفيروسات" . جامعة مينيسوتا . مؤرشف من الأصل بتاريخ 1 نوفمبر 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 أكتوبر 2022 .
  14. ↑ راو، فينيغالا ب.؛ فايس، مايكل (2008). "محرك تغليف الحمض النووي للبكتيريا العاثية". المراجعة السنوية لعلم الوراثة . 42 : 647-681 . doi : 10.1146/annurev.genet.42.110807.091545 . ISSN 0066-4197 . PMID 18687036 .  
  15. ↑ هوبرايش، ستيفن؛ غو، بيكسوان (7 يونيو 2002). "النمذجة الحاسوبية للبنية ثلاثية الأبعاد لجزيئات الحمض النووي الريبوزي (pRNA) أحادية وثنائية وسداسية الوحدات لمحرك تغليف الحمض النووي Phi29*" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 277 (23): 20794-20803 . doi : 10.1074/jbc.M112061200 . ISSN 0021-9258 . PMID 11886855 .  
  16. ↑ غرايمز، شيلي؛ أندرسون، دوايت (20 أكتوبر 1990). "اعتماد إنزيم ATPase المسؤول عن تغليف الحمض النووي لفيروس العاثية φ29 على الحمض النووي الريبوزي" . مجلة البيولوجيا الجزيئية . 215 (4): 559-566 . doi : 10.1016/S0022-2836(05)80168-8 . ISSN 0022-2836 . PMID 1700132 .  
  17. ↑ غو، بيشوان؛ تشانغ، تشونلين؛ تشين، تشاوبينغ؛ غارفر، كايل؛ تروتييه، مارك (1998-07-01). "التفاعل بين جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) لفيروس العاثية φ29 لتكوين مركب سداسي لنقل الحمض النووي الفيروسي" . الخلية الجزيئية . 2 (1): 149-155 . doi : 10.1016/S1097-2765(00)80124-0 . ISSN 1097-2765 . PMID 9702202 .  
  18. 1 2 سيمبسون، آلان أ.؛ تاو، ييزهي؛ ليمان، بيتر ج.؛ باداسو، محمد أ.؛ هي، يونغنينغ؛ جاردين، بول ج.؛ أولسون، نورمان هـ.؛ مورايس، مارك س.؛ غرايمز، شيلي؛ أندرسون، دوايت ل.؛ بيكر، تيموثي س.؛ روسمان، مايكل ج. (2000). "بنية محرك تغليف الحمض النووي لفيروس العاثية φ29" . مجلة نيتشر . 408 (6813): 745-750 . Bibcode : 2000Natur.408..745S . doi : 10.1038/35047129 . ISSN 1476-4687 . PMC 4151180. PMID 11130079 .   
  19. دينغ ، فانغ؛ لو، تشانغروي؛ تشاو، وي؛ راجاشانكار، كانغالاغاتا ر.؛ أندرسون، دوايت ل.؛ جاردين، بول ج.؛ غرايمز، شيلي؛ كي، أيلونغ (2011-05-03). "بنية وتجميع المكون الحلقي الأساسي للحمض النووي الريبي لمحرك تغليف الحمض النووي الفيروسي" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 108 (18): 7357-7362 . Bibcode : 2011PNAS..108.7357D . doi : 10.1073/pnas.1016690108 . ISSN 0027-8424 . PMC 3088594. PMID 21471452 .   
  20. ↑ غو، بيشوان؛ تشانغ، تشونلين؛ تشين، تشاوبينغ؛ غارفر، كايل؛ تروتييه، مارك (1998-07-01). "التفاعل بين جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) لفيروس العاثية φ29 لتكوين مركب سداسي لنقل الحمض النووي الفيروسي" . الخلية الجزيئية . 2 (1): 149-155 . doi : 10.1016/S1097-2765(00)80124-0 . ISSN 1097-2765 . PMID 9702202 .  
  21. ↑ راو، فينيغالا ب.؛ فايس، مايكل (9 نوفمبر 2015). "آليات تغليف الحمض النووي بواسطة فيروسات الحمض النووي الكبيرة ذات السلسلتين" . المراجعة السنوية لعلم الفيروسات . 2 (1): 351-378 . doi : 10.1146/annurev-virology-100114-055212 . ISSN 2327-056X . PMC 4785836. PMID 26958920 .   
  22. مورسينيك -أورلوفسكا، جوانا؛ زدروييفسكا، كارولينا؛ فيغرزين، أليسيا (2022). "بوليميرازات الحمض النووي المشفرة بواسطة العاثيات - ما وراء النظرة التقليدية لأنشطة البوليميراز" . المجلة الدولية للعلوم الجزيئية . 23 (2): 635. doi : 10.3390/ijms23020635 . ISSN 1422-0067 . PMC 8775771. PMID 35054821 .   
  23. 1 2 دي فيغا، ميغيل؛ سالاس، مارغريتا (26-09-2011). "الفصل 9: تضاعف الحمض النووي لفيروس العاثية φ29 المُحفَّز بالبروتين". في: كوسيتش-تيسما، يلينا (محررة). تضاعف الحمض النووي والعمليات الخلوية ذات الصلة . IntechOpen. الصفحات 179-206 . ISBN  978-953-307-775-8.
  24. ↑ غرايمز، شيلي؛ جاردين، بول جيه؛ أندرسون، دوايت (2002-01-01)، تغليف الحمض النووي لفيروس العاثية φ29 ، التقدم في أبحاث الفيروسات، المجلد 58، دار النشر الأكاديمية، الصفحات 255-294 ، doi : 10.1016/s0065-3527(02)58007-6 ، ISBN   978-0-12-039858-4PMID 12205781 ، تاريخ الاسترجاع 24 أكتوبر 2022 
  25. ↑ جاسينسكي، دانيال؛ حق، فرزين؛ بينزل، دانيال و؛ غو، بيشوان (2017-02-07). "تطور مجال تقنية النانو الحمض النووي الريبي الناشئ" . ACS Nano . 11 (2): 1142–1164 . doi : 10.1021/acsnano.6b05737 . ISSN 1936-0851 . PMC 5333189. PMID 28045501 .   
  26. ↑ شو، يي؛ بي، فينغمي؛ شارما، أشواني؛ رجبي، مهدي؛ حق، فرزين؛ شو، دان؛ ليغاس، ماركوس؛ إيفرز، ب. مارك؛ غو، بيشوان (2014). "جسيمات نانوية مستقرة من الحمض النووي الريبي كأدوية محتملة من الجيل الجديد لعلاج السرطان" . مراجعات متقدمة في توصيل الأدوية . 66 : 74-89 . doi : 10.1016/j.addr.2013.11.006 . ISSN 0169-409X . PMC 3955949. PMID 24270010 .   
  27. ↑ "سرطان الثدي ثلاثي السلبية | التفاصيل والتشخيص والعلامات" . www.cancer.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 نوفمبر 2022 .