ناقل ژن کلونینگ (3)

فاژ M13

M13 یک باکتریوفاژ رشته‌ای است که متشکل است از DNA تک رشته‌ای حلقوی با طول 6.4 (6404 نوکلئوتید) که با کپسیدی حاوی حدود 2700 نسخه پروتئین P8 (پروتئین اصلی تشکیل دهنده‌ی کپسید) و 5 تا 8 نسخه از پروتئین P3  که در بخش تحتانی ساختمان فاژ واقع شده است.

M13 باکتری اشرشیاکولی را آلوده می‌کند. نحوه‌ی ورود M13 به سلول میزبان از طریق پیلی  (pili) است. پروتئین P3 به گیرنده‌‌های واقع در نوک پیلوس¹ متصل شده و سبب تزریق ‌DNA ویروس به میزبان می‌شود.

چرخه‌ی آلوده سازی M13 غیر  لیتیک² است و از این رو عفونت با آن برای میزبان کشنده نیست.  از طرفی DNA تک رشته‌ای M13 وارد کرومزوم باکتری نمی‌شود و چرخه‌ی لیزوژنیک را دنبال نمی‌کند.

DNA تک رشته‌ای حلقوی M13 حاوی 10 ژن است برخی از این ژن‌ها به شرح زیر است:

• ژن II آنزیم نیکاز، که در همانندسازی چرخه‌ی غلتان نقش دارد را کد می‌کنند.

• ژن III پروتئین P3  را کد می‌کنند که ورود ژنوم فاژ را به سلول میزبان، رهبری می‌کنند.

• ژن VIII که P8 را کد می‌کند که سازنده‌ی اصلی پوشش ویروس است.

M13 در طی چرخه‌ی آلوده سازی خود دو نوع روش همانندسازی را ممکن است در پیش بگیرد:

1. مولکول تک رشته‌ای به عنوان الگو برای سنتز رشته‌ی مکملش قرار می‌گیرد و DNA دو رشته‌ای حلقوی تشکیل می‌شود که فرم تکثیری ژنوم M13 می‌باشد.

2. ذرات فاژی جدید به طور مداوم تشکیل می شوند و از سلول خارج می‌شوند. برای آنکه ذرات فاژی جدید تشکیل شود از طرق همانندسازی چرخه‌ی غلتان، DNA حلقوی تک رشته‌ای ایجاد می‌شود.

در همانندسازی چرخه‌ی غلتان، فرم تکثیری ( فرم دو رشته‌ای حلقوی ) از طریق آنزیم نیکاز،که توسط ژن II کد می‌شود، در یکی از رشته‌ها شکاف ایجاد می‌شود که سبب فراهم شدن دو انتهای آزاد 3" هیدروکسیل و 5" فسفات می‌شود. از آنجا که آنزیم DNA پلیمراز برای ردیف کردن نوکلئوتیدها به انتهای آزاد  3" هیدروکسیل به عنوان سوبسترا نیاز دارد، عمل آنزیم نیکاز این سوبسترا را برای آنزیم فراهم می‌کند. رشته‌ی بریده نشده به عنوان الگوی همانندسازی خواهد بود. در شکل زیر دو نوع همانندسازی نشان داده شده است:

اگر M13 را با فاژ لاندا مقایسه کنید متوجه‌ی ویژگی‌های منحصربه فرد آن می‌شوید برای مثال داشتن DNA حلقوی تک رشته‌ای که طول آن خیلی کوچکتر از ژنوم لانداست و این بدین معنی است که تعداد ژن‌های M13 کمتر است، به این علت که تعداد پروتئین‌های سازنده‌ی پوشش M13 تنها 3 نوع است در حالیکه در ساختمان سری دمی لاندا 15 نوع پروتئین وجود دارد.

از جمله خصوصیاتی که M13را مورد توجه مهندسان ژنتیک و طراحان وکتور قرارداده است به قرار زیر است:

• اولین خصوصیت، اندازه‌ی ژنوم M13 است. طول کمتر از 10 کیلوباز اندازه‌ی بسیار مطلوبی برای یک وکتور است، که در قسمت قبل این مجموعه علت آن بیان شد.

• ویژگی منحصر به فرد M13، فرم تکثیری دو رشته‌ای و نحوه‌ی همانندسازی آن است. فرم تکثیری M13 شبیه پلاسمید است و می‌توان مانندپلاسمید، وکتور حاصل از آن را از سلول میزبانش خالص نمود و مجدداً به باکتری وارد نمود.

یک ویژگی مهم و استثنایی وکتورهای حاصل از M13 توان بالقوه‌ی آن برای ایجاد DNA تک رشته‌ای از طریق همانندسازی چرخه‌ی غلتان است. تولید ژن کلون شده‌ی تک رشته‌ای برای برخی از اهداف از قبیل توالی یابی، ایجاد جهش به منظور بررسی‌های تکاملی و یا تولید پروتئین‌های با ویژگی‌های برتر، مورد توجه است.

1. پیلوس ساختار است که باکتری از طریق آن همیوغی جنسی انجام می‌دهد. پلاسمید F که حامل فاکتور بارور سازی است کد کننده‌ی پروتئین‌های لازم برای پیلوس همیوغ کننده‌ی اشرشیاکولی است.

2. چرخه‌ی لیتیک سبب لیز شدن سلول میزبان و مرگ آن می‌شود

نویسنده: سمانه سادات عنایتی