Fago M13
| Fago M13 | |
|---|---|
 | |
| Classificazione dei virus | |
| Dominio | Acytota |
| Gruppo | Gruppo II (Virus a ssDNA) |
| Famiglia | Inoviridae |
| Genere | Inovirus |
| Specie | Fago m13 |
Il Fago M13 è un batteriofago filamentoso in grado di infettare l'E.coli, pertanto innocuo per l'uomo. Esso è alla base dei sistemi di clonazione che permettono la facile introduzione di mutazioni in geni inseriti all'interno del genoma del fago. È stato anche usato in diverse metodologie phage display e librerie genomiche e peptidiche.[1]
Descrizione[modifica | modifica wikitesto]
M13 presenta un singolo filamento di DNA circolare lungo 6.400 Kb e lungo circa 1.000 nm.[1][2] In tutto sono presenti 10 geni, numerati utilizzando i numeri romani, con il gene III che codifica il rivestimento proteico minore e il gene VIII che codifica le maggiori proteine strutturali, nel seguente ordine:
| + | II | X | V | VII | IX | VIII | III | VI | I | IV |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| - | IV | I | VI | III | VIII | IX | VII | V | X | II |
Le proteine codificate dal gene VIII formano una struttura tubolare di circa 2.700 subunità identiche che circondano il genoma virale. Circa 5-8 copie delle proteine codificate dal gene III sono invece localizzate al termine del fago e si legano al pilo dell'E.coli.[1]
Ciclo vitale[modifica | modifica wikitesto]
Infezione[modifica | modifica wikitesto]
Il singolo filamento di DNA si attacca al pilo ed entra nella cellula, al contempo la struttura tubolare si stacca mentre le proteine del gene III rimangono legate alla membrana cellulare. Successivamente il singolo filamento di DNA viene convertito in un filamento doppio di forma circolare che prende il nome di "forma RF".
Trascrizione[modifica | modifica wikitesto]
A questo punto può cominciare la trascrizione:[1]
- una serie di promotori forniscono un gradiente della trascrizione che fa si che il gene più vicino ai geni terminatori venga trascritto molto più degli altri
- due terminatori sono presenti alla fine del gene IV e del gene VIII
- la trascrizione dei 10 geni procede nella stessa direzione
Amplificazione[modifica | modifica wikitesto]
La proteina del gene II introduce un'intaccatura nel filamento (+), Pol I lo estende mediante spiazzamento utilizzando il filamento (-) come template. Dopo un primo giro completo la proteina del gene II inserisce un'intaccatura e libera il genoma (+) completato che sarà quindi reso circolare. Nei primi 15 - 20 minuti della replicazione i filamenti (+) prodotti sono convertiti alla forma RF che serve da template addizionali per ulteriore trascrizione.. La concentrazione della proteina del gene V, proteina legante del singolo filamento di DNA, aumenta prevenendo la conversione dei singoli filamenti (+) nella forma RF.[1]
Applicazioni[modifica | modifica wikitesto]
Sensori[modifica | modifica wikitesto]
M13 è stato recentemente utilizzato come nanomateriale funzionale in applicazioni elettriche, chimiche e ottiche per la sua non tossicità, capaictà di auto-assemblaggio e specifiche proprietà di legame. Queste proprietà lo rendono un potenziale candidato come recettore per la trasduzione di segnali biochimici e bio-ottici in segnali elettrici o ottici. Inoltre le sue proprietà superficiali possono essere manipolate mediante ingegneria genetica.[3] Nel 2016 è stato infatti descritto un nuovo sensore selettivo per la risonanza plasmonica di superficie ad alta sensibilità che utilizza un batteriofago M13 auto-assemblato modificato geneticamente.[4]
Terapia fotodinamica[modifica | modifica wikitesto]
Le dimensioni ridotte del fago lo rendono in grado di penetrare all'interno di tessuti tumorali in punti altrimenti non raggiungibili. Inoltre la possibilità di inserire facilmente porzioni di DNA estraneo al suo interno senza comprometterne la vitalità, lo hanno reso il candidato perfetto per trasportare i fotosensibilizzatori all'interno delle cellule tumorali aumentando la selettività. Il fago è stato geneticamente modificato per colpire selettivamente il recettore del fattore di crescita dell'epidermide (EGFR) spesso espresso in maniera eccessiva in tumori come quello mammario, ai polmoni, al cervello e al colon, ovvero sono state inserite specifiche molecole all'involucro proteico che permettono l'attivazione della terapia..[5][6][7]
Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]
Note[modifica | modifica wikitesto]
- ^ a b c d e (EN) 4.2: M13 Phage, su Biology LibreTexts, 3 gennaio 2019. URL consultato il 20 maggio 2024.
- ^ Phage design: costruire nanomedicine e biosensori con i fagi, su Aula di Scienze. URL consultato il 20 maggio 2024.
- ^ (EN) Pranveer Singh, Surface Plasmon Resonance: A Boon for Viral Diagnostics, Elsevier, 2017, DOI:10.1016/b978-0-12-809633-8.12245-9, ISBN 978-0-12-809633-8. URL consultato il 21 maggio 2024.
- ^ Won-Geun Kim, Hyerin Song e Chuntae Kim, Biomimetic self-templating optical structures fabricated by genetically engineered M13 bacteriophage, in Biosensors and Bioelectronics, vol. 85, 2016-11, pp. 853–859, DOI:10.1016/j.bios.2016.05.099. URL consultato il 21 maggio 2024.
- ^ Ci sono anche virus buoni: sviluppato un vettore virale fotoattivo per la terapia antitumorale, su www.airc.it. URL consultato il 21 maggio 2024.
- ^ Aurora Corbelli, Terapia fotodinamica e fago M13: nuova arma antitumorale?, su Microbiologia Italia, 28 giugno 2022. URL consultato il 21 maggio 2024.
- ^ (EN) Luca Ulfo, Andrea Cantelli e Annapaola Petrosino, Orthogonal nanoarchitectonics of M13 phage for receptor targeted anticancer photodynamic therapy, in Nanoscale, vol. 14, n. 3, 20 gennaio 2022, pp. 632–641, DOI:10.1039/D1NR06053H. URL consultato il 21 maggio 2024.
Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]
- N. Stephanopoulos, M.B. Francis, 9.14 - Making New Materials from Viral Capsids, Editor(s): Krzysztof Matyjaszewski, Martin Möller, Polymer Science: A Comprehensive Reference, Elsevier, 2012, Pages 247-266, ISBN 9780080878621, https://doi.org/10.1016/B978-0-444-53349-4.00221-1.
- Fang H, Zhou Y, Ma Y, Chen Q, Tong W, Zhan S, Guo Q, Xiong Y, Tang BZ, Huang X. M13 Bacteriophage-Assisted Recognition and Signal Spatiotemporal Separation Enabling Ultrasensitive Light Scattering Immunoassay. ACS Nano. 2023 Sep 26;17(18):18596-18607. doi: 10.1021/acsnano.3c07194. Epub 2023 Sep 12. PMID 37698300.
- Zhan S, Fang H, Chen Q, Xiong S, Guo Y, Huang T, Li X, Leng Y, Huang X, Xiong Y. M13 bacteriophage as biometric component for orderly assembly of dynamic light scattering immunosensor. Biosens Bioelectron. 2022 Dec 1;217:114693. doi: 10.1016/j.bios.2022.114693. Epub 2022 Sep 7. PMID 36108584.[1]
- Wang R, Li HD, Cao Y, Wang ZY, Yang T, Wang JH. M13 phage: a versatile building block for a highly specific analysis platform. Anal Bioanal Chem. 2023 Jul;415(18):3927-3944. doi: 10.1007/s00216-023-04606-w. Epub 2023 Mar 3. PMID 36867197; PMCID: PMC9982796.
Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]
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