StructureEdit

Un virione MS2 (particella virale) ha un diametro di circa 27 nm, come determinato dalla microscopia elettronica. Consiste in una copia della proteina di maturazione e 180 copie della proteina di rivestimento (organizzate come 90 dimeri) disposte in un guscio icosaedrico con numero di triangolazione T=3, che protegge l’RNA genomico all’interno. Il virione ha un punto isoelettrico (pI) di 3,9.

La struttura della proteina del mantello è un foglio β a cinque fili con due α-eliche e una forcina. Quando il capside è assemblato, le eliche e la forcina sono rivolte verso l’esterno della particella, mentre il foglio β è rivolto verso l’interno.

GenomeEdit

Il genoma MS2 è uno dei più piccoli conosciuti, costituito da 3569 nucleotidi di RNA a singolo filamento. Codifica solo quattro proteine: la proteina di maturazione (proteina A), la proteina di lisi, la proteina del mantello e la proteina replicasi. Il gene che codifica la proteina di lisi (lys) si sovrappone sia alla 3′-end del gene a monte (cp) che alla 5′-end del gene a valle (rep), ed è stato uno dei primi esempi conosciuti di geni sovrapposti. Il genoma di RNA a filamento positivo serve come RNA messaggero e viene tradotto al momento dello scollamento virale all’interno della cellula ospite. Sebbene le quattro proteine siano codificate dallo stesso RNA messaggero/virale, non sono tutte espresse agli stessi livelli; l’espressione di queste proteine è regolata da una complessa interazione tra traduzione e struttura secondaria dell’RNA.

Ciclo vitaleModifica

MS2 infetta i batteri enterici che portano il fattore di fertilità (F), un plasmide che permette alle cellule di servire come donatori di DNA nella coniugazione batterica. I geni sul plasmide F portano alla produzione di un pilus F, che serve come recettore virale. MS2 si attacca al lato del pilus tramite la sua singola proteina di maturazione. Il meccanismo preciso con cui l’RNA del fago entra nel batterio è sconosciuto.

Una volta che l’RNA virale è entrato nella cellula, inizia a funzionare come RNA messaggero per la produzione di proteine del fago. Il gene per la proteina più abbondante, la proteina del mantello, può essere immediatamente tradotto. L’inizio della traduzione del gene della replicasi è normalmente nascosto nella struttura secondaria dell’RNA, ma può essere transitoriamente aperto quando i ribosomi attraversano il gene della proteina del mantello. La traduzione della replicasi viene anche interrotta una volta che sono state prodotte grandi quantità di proteina del mantello; i dimeri della proteina del mantello si legano e stabilizzano la “forcina operatore” dell’RNA, bloccando l’inizio della replicasi. L’inizio del gene della proteina di maturazione è accessibile nell’RNA replicato ma nascosto nella struttura secondaria dell’RNA nell’RNA MS2 completato; questo assicura la traduzione di solo poche copie della proteina di maturazione per RNA. Infine, il gene della proteina di lisi può essere iniziato solo da ribosomi che hanno completato la traduzione del gene della proteina del mantello e “scivolano indietro” fino all’inizio del gene della proteina di lisi, con una frequenza del 5% circa.

La replicazione del genoma MS2 a filamento positivo richiede la sintesi del filamento complementare di RNA negativo, che può poi essere usato come modello per la sintesi di un nuovo filamento positivo di RNA. La replicazione dell’MS2 è stata molto meno studiata rispetto alla replicazione del batteriofago Qβ, altamente correlato, in parte perché la replicasi dell’MS2 è stata difficile da isolare, ma è probabile che sia simile.

La formazione del virione si pensa sia iniziata dal legame della proteina di maturazione all’RNA dell’MS2; infatti, il complesso della proteina di maturazione e dell’RNA è infettivo. L’assemblaggio del guscio icosaedrico o del capside dalle proteine del mantello può avvenire in assenza di RNA; tuttavia, l’assemblaggio del capside è nucleato dal legame del dimero della proteina del mantello alla forcina operatore, e l’assemblaggio avviene a concentrazioni molto più basse della proteina del mantello quando è presente l’RNA MS2.

La lisi batterica e il rilascio dei virioni appena formati avviene quando si è accumulata una quantità sufficiente di proteina di lisi. La proteina di lisi (L) forma dei pori nella membrana citoplasmatica, che porta alla perdita del potenziale di membrana e alla rottura della parete cellulare. La proteina di lisi è nota per legarsi a DnaJ attraverso un importante residuo P330. Un motivo dipeptidico LS sulla proteina L si trova in tutto il genere Levivirus e sembra essere essenziale per l’attività di lisi, anche se le loro diverse posizioni suggeriscono che si sono evolute indipendentemente.