StructureEdit

Een MS2-virus (viraal deeltje) is ongeveer 27 nm in diameter, zoals vastgesteld door elektronenmicroscopie. Het bestaat uit één kopie van het maturatie-eiwit en 180 kopieën van het manteleiwit (georganiseerd als 90 dimeren), gerangschikt in een icosahedrale schil met driehoeksnummer T=3, die het genomische RNA binnenin beschermt. Het virion heeft een iso-elektrisch punt (pI) van 3,9.

De structuur van het manteleiwit is een vijfstrengs β-sheet met twee α-helixen en een haarspeld. Wanneer de kapside in elkaar wordt gezet, zijn de helices en de hairpin naar de buitenkant van het deeltje gericht, terwijl de β-sheet naar de binnenkant is gericht.

GenomeEdit

Het MS2-genoom is een van de kleinste die bekend zijn, en bestaat uit 3569 nucleotiden enkelstrengs RNA. Het codeert slechts vier eiwitten: het maturatie-eiwit (A-eiwit), het lysis-eiwit, het manteleiwit en het replicase-eiwit. Het gen dat codeert voor het lysis-eiwit (lys) overlapt zowel het 3′-uiteinde van het upstream-gen (cp) als het 5′-uiteinde van het downstream-gen (rep), en was een van de eerste bekende voorbeelden van overlappende genen. Het positief-strengs RNA-genoom dient als boodschapper-RNA en wordt vertaald wanneer het virus zich in de gastheercel afzet. Hoewel de vier eiwitten door hetzelfde boodschapper/viraal RNA worden gecodeerd, komen ze niet allemaal op hetzelfde niveau tot expressie; de expressie van deze eiwitten wordt gereguleerd door een complexe wisselwerking tussen translatie en secundaire RNA-structuur.

LevenscyclusEdit

MS2 infecteert enterische bacteriën die drager zijn van de vruchtbaarheidsfactor (F), een plasmide dat cellen in staat stelt als DNA-donor te fungeren bij bacteriële conjugatie. Genen op de F-plasmide leiden tot de productie van een F-pilus, die dient als de virale receptor. MS2 hecht zich aan de zijkant van de pilus via zijn ene rijpingseiwit. Het precieze mechanisme waarmee faag-RNA de bacterie binnendringt is onbekend.

Zodra het virale RNA de cel is binnengedrongen, begint het te functioneren als boodschapper-RNA voor de productie van faag-eiwitten. Het gen voor het meest overvloedige eiwit, het manteleiwit, kan onmiddellijk worden vertaald. De translatiestart van het replicase-gen is normaal verborgen binnen de secundaire RNA-structuur, maar kan tijdelijk worden geopend wanneer ribosomen het manteleiwitgen passeren. De translatie van replicase wordt ook stopgezet zodra grote hoeveelheden manteleiwit zijn aangemaakt; manteleiwitdimeren binden en stabiliseren de “operator hairpin” van het RNA, waardoor de replicase start wordt geblokkeerd. De start van het rijpingseiwitgen is toegankelijk in het RNA dat wordt gerepliceerd, maar verborgen in de secundaire structuur van het RNA in het voltooide MS2 RNA; hierdoor wordt de vertaling van slechts een zeer klein aantal kopieën van het rijpingseiwit per RNA gegarandeerd. Ten slotte kan het lysis-eiwitgen alleen worden geïnitieerd door ribosomen die de translatie van het manteleiwitgen hebben voltooid en “terugglijden” naar het begin van het lysis-eiwitgen, met een frequentie van ongeveer 5%.

Replicatie van het plusstreng MS2-genoom vereist synthese van het complementaire minstreng-RNA, dat vervolgens kan worden gebruikt als sjabloon voor de synthese van een nieuw plusstreng-RNA. De replicatie van MS2 is veel minder goed bestudeerd dan de replicatie van de sterk verwante bacteriofaag Qβ, deels omdat het MS2-replicase moeilijk te isoleren is, maar het is waarschijnlijk vergelijkbaar.

De vorming van het virion wordt geacht te beginnen door binding van rijpingseiwit aan het MS2 RNA; in feite is het complex van rijpingseiwit en RNA infectieus. De assemblage van de icosahedrale schil of capside uit manteleiwitten kan plaatsvinden in afwezigheid van RNA; de assemblage van de capside wordt echter gekerneniseerd door manteleiwitdimeerbinding aan de operator hairpin, en de assemblage gebeurt bij veel lagere concentraties manteleiwit wanneer MS2 RNA aanwezig is.

Bacteriële lysis en het vrijkomen van nieuw gevormde virionen vindt plaats wanneer voldoende lysis-eiwit is geaccumuleerd. Het lysis-eiwit (L) vormt poriën in het cytoplasmamembraan, wat leidt tot verlies van membraanpotentiaal en afbraak van de celwand. Van het lysis-eiwit is bekend dat het zich bindt aan DnaJ via een belangrijk P330-residu. Een LS dipeptidemotief op het L-eiwit wordt in het hele genus Levivirus gevonden en lijkt essentieel te zijn voor de lysisactiviteit, hoewel hun verschillende locaties suggereren dat zij onafhankelijk van elkaar zijn geëvolueerd.