复旦大学生化噬菌体策略
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噬菌体以何种方式繁殖是由转录调节来控制的
噬菌斑（plaque）
最初一个噬菌体感染一个 细胞，裂解释放的子代噬 菌体又感染旁边的细胞， 感染的连锁反应呈放射状 分布，逐渐形成一个噬菌 斑
烈性噬菌体形成清晰的噬 菌斑
温和的噬菌体形成浑浊的 噬菌斑
3 λ噬箘体的表达调控
λ（lambda）噬箘体基因组：48502bp 线性双链DNA 两端有12碱基的粘性末端（cohesive
在每个表达的阶段，一个或多个活跃的基因就是下个阶 段所需的调节因子，这些调节因子可以是一种新的RNA 聚合酶、改变宿主RNA聚合酶特异性的sigma因子、或 是能使之通读的抗终止因子
级联控制的2种途径
转录起始：识别新的噬菌体启动子，用一种σ 因子取 代宿主酶的σ 因子（spo1）或合成新的RNA聚合酶。 新σ 因子或RNA聚合酶生成后，早期基因表达可被终 止
cos），进入细胞后变为环状DNA λ DNA环化后，晚期基因在转录时是完整
的 λ噬箘体基因组编码约35个蛋白质
λ噬菌体的操纵子
早早期基因：PR、PL 迟早期基因：PR、PL 裂解晚期基因：PR、PL、PR’ 溶源晚期基因：PRE、PaQ、PI
溶源维持基因： PRM
3.1 λ噬菌体的裂解途径
抗终止作用：早期基因与下一期基因相邻，由终止位 点隔开。如果终止作用被阻止，RNA聚合酶便通读至 另一边基因，这样早期基因与晚期基因一起表达
2 溶源（lysogeny）
另一些噬菌体有两种存在方式：裂解和溶源 溶源的结果是原噬箘体整合到细菌基因组上，
并与细菌基因一起遗传 由于含有一个原噬箘体，溶源菌会对同样类型
裂解发育的2个时期
早期发育
从噬菌体DNA进入到复制开始。主要合成与DNA复制相关的酶 （DNA合成、重组和修饰的酶），导致基因组不断的复制和重组
晚期发育
从复制开始到细胞裂解释放出子代噬菌体。噬菌体颗粒的蛋白质 成分被合成（结构蛋白和装配蛋白）
噬菌体通常拥有保证使噬菌体DNA优先复制的功能基因 （复制起始或新的DNA聚合酶）； 噬菌体的mRNA被优先转录（改变RNA聚合酶的起始和 终止能力或更换RNA聚合酶） 噬菌体通常利用宿主的合成机器合成自己的蛋白质
的噬箘体产生免疫，一个细菌基因组只包含一 个拷贝的同一类型的原噬箘体 有两种策略的噬菌体可以进行溶源和裂解生活 周期的交替
溶原和裂解的相互转化
由裂解周期产生的一个噬菌体进入一个新的宿主 细胞后，或者会重复裂解周期，或者进入溶源状 态，这取决于感染的状态及噬菌体和细菌的基因 型
在诱导（induction）的过程中，原噬菌体被切 除下来，从而脱离溶源生存方式约束获得自由， 产生一个自由的噬菌体DNA，由此进行裂解旁路
原噬菌体（prophage）：噬菌体的基因组通过整合 （integrate）成为细菌线性染色体的一部分
免疫（immunity）：原噬菌体可以阻止同类其他的噬菌 体感染同一个细胞
诱导（induction）：原噬菌体通过诱导解除溶源化的限 制
1 裂解周期（lytic cycle ）
有些噬菌体只有一种生存方式（strategy），在感 染了一个易感宿主之后，破坏了宿主的功能而同时 产生大量子代噬菌体颗粒，宿主细菌则裂解死亡
λ噬箘体DNA进入一个新的宿主细胞后，裂 解与溶源以相同的途径启动
第一阶段是利用宿主的RNA聚合酶进行早早 期（immediate early）基因的转录
λ噬菌体只有两个早早期基因，各自独立地 由宿主RNA聚合酶表达
λ噬菌体的裂解级联反应建立在抗终止作用 基础上
早早期基因的表达
从启动子PR向右转录到tR1，可以表达 cro蛋白 cro蛋白有双重功能：
裂解发育的基因表达
早期基因（early gene）：最初阶段必须依赖 宿主转录机构表达的基因（λ噬箘体中为早早 期immediate early gene）
中期基因（middle gene）获得早期基因编码 的调控蛋白后表达的基因（或称迟早期 delayed early gene）
晚期基因（late gene）中期基因编码的调控 因子控制的基因
一个典型的裂解周期中，噬菌体 DNA （或RNA） 注入宿主细胞，其基因以一定的顺序转录，并且复 制出噬菌体的遗传物质，合成噬菌体颗粒需要的蛋 白质成分。最后宿主细菌裂解而释放出组装好的子 代噬菌体
噬菌体颗粒（particle） 感染（infection）
附着（attach） DNA被注射进细菌 早期发育（early development） 产生DNA合成酶类 DNA复制开始 晚期发育（late development） 产生基因组、头、尾 DNA包装进头，尾附着 裂解（lysis） 细胞破裂释放出子代噬菌体
第四章 噬菌体策略
Phage strategies
一些概念
噬菌体（ bacteriophage ）：感染细菌的病毒（virus） 噬菌斑（plaque）：噬菌体裂解宿主细胞的斑 裂解感染（lytic infection）：细菌被噬菌体感染后致使
细菌死亡并释放出子代噬菌体
溶源（lysogeny）：噬Fra Baidu bibliotek体以原噬菌体形式成为细菌基 因组中稳定的组分而继续存活
裂解表达的级联控制
噬箘体基因位置组成（遗传图谱）反映了裂解进程的次 序，它的操纵子是一个极其有序的结构，编码相关功能 蛋白质的基因成簇排列使得调控最为经济，使得裂解的 进程能由少数的调控开关控制
裂解周期受到正调控，噬菌体的基因只有接受到恰当的 信号才被表达。在这个级联反应中，上个步骤合成的蛋 白质将是下一个步骤要表达的基因所必须的
抑制阻遏物的合成（对裂解进行是必需的） 关闭早早期基因的表达（在裂解周期晚期已不需要） （cro在后面还要详细介绍）
从启动子PL向左转录到tL1，可以表达 N蛋白
pN是一个抗终止子，它作用在nut位点将允许转
录过程进入迟早期基因 从启动子 PR’向右转录到 tR’ ，无任何编码序列
噬菌斑（plaque）
最初一个噬菌体感染一个 细胞，裂解释放的子代噬 菌体又感染旁边的细胞， 感染的连锁反应呈放射状 分布，逐渐形成一个噬菌 斑
烈性噬菌体形成清晰的噬 菌斑
温和的噬菌体形成浑浊的 噬菌斑
3 λ噬箘体的表达调控
λ（lambda）噬箘体基因组：48502bp 线性双链DNA 两端有12碱基的粘性末端（cohesive
在每个表达的阶段，一个或多个活跃的基因就是下个阶 段所需的调节因子，这些调节因子可以是一种新的RNA 聚合酶、改变宿主RNA聚合酶特异性的sigma因子、或 是能使之通读的抗终止因子
级联控制的2种途径
转录起始：识别新的噬菌体启动子，用一种σ 因子取 代宿主酶的σ 因子（spo1）或合成新的RNA聚合酶。 新σ 因子或RNA聚合酶生成后，早期基因表达可被终 止
cos），进入细胞后变为环状DNA λ DNA环化后，晚期基因在转录时是完整
的 λ噬箘体基因组编码约35个蛋白质
λ噬菌体的操纵子
早早期基因：PR、PL 迟早期基因：PR、PL 裂解晚期基因：PR、PL、PR’ 溶源晚期基因：PRE、PaQ、PI
溶源维持基因： PRM
3.1 λ噬菌体的裂解途径
抗终止作用：早期基因与下一期基因相邻，由终止位 点隔开。如果终止作用被阻止，RNA聚合酶便通读至 另一边基因，这样早期基因与晚期基因一起表达
2 溶源（lysogeny）
另一些噬菌体有两种存在方式：裂解和溶源 溶源的结果是原噬箘体整合到细菌基因组上，
并与细菌基因一起遗传 由于含有一个原噬箘体，溶源菌会对同样类型
裂解发育的2个时期
早期发育
从噬菌体DNA进入到复制开始。主要合成与DNA复制相关的酶 （DNA合成、重组和修饰的酶），导致基因组不断的复制和重组
晚期发育
从复制开始到细胞裂解释放出子代噬菌体。噬菌体颗粒的蛋白质 成分被合成（结构蛋白和装配蛋白）
噬菌体通常拥有保证使噬菌体DNA优先复制的功能基因 （复制起始或新的DNA聚合酶）； 噬菌体的mRNA被优先转录（改变RNA聚合酶的起始和 终止能力或更换RNA聚合酶） 噬菌体通常利用宿主的合成机器合成自己的蛋白质
的噬箘体产生免疫，一个细菌基因组只包含一 个拷贝的同一类型的原噬箘体 有两种策略的噬菌体可以进行溶源和裂解生活 周期的交替
溶原和裂解的相互转化
由裂解周期产生的一个噬菌体进入一个新的宿主 细胞后，或者会重复裂解周期，或者进入溶源状 态，这取决于感染的状态及噬菌体和细菌的基因 型
在诱导（induction）的过程中，原噬菌体被切 除下来，从而脱离溶源生存方式约束获得自由， 产生一个自由的噬菌体DNA，由此进行裂解旁路
原噬菌体（prophage）：噬菌体的基因组通过整合 （integrate）成为细菌线性染色体的一部分
免疫（immunity）：原噬菌体可以阻止同类其他的噬菌 体感染同一个细胞
诱导（induction）：原噬菌体通过诱导解除溶源化的限 制
1 裂解周期（lytic cycle ）
有些噬菌体只有一种生存方式（strategy），在感 染了一个易感宿主之后，破坏了宿主的功能而同时 产生大量子代噬菌体颗粒，宿主细菌则裂解死亡
λ噬箘体DNA进入一个新的宿主细胞后，裂 解与溶源以相同的途径启动
第一阶段是利用宿主的RNA聚合酶进行早早 期（immediate early）基因的转录
λ噬菌体只有两个早早期基因，各自独立地 由宿主RNA聚合酶表达
λ噬菌体的裂解级联反应建立在抗终止作用 基础上
早早期基因的表达
从启动子PR向右转录到tR1，可以表达 cro蛋白 cro蛋白有双重功能：
裂解发育的基因表达
早期基因（early gene）：最初阶段必须依赖 宿主转录机构表达的基因（λ噬箘体中为早早 期immediate early gene）
中期基因（middle gene）获得早期基因编码 的调控蛋白后表达的基因（或称迟早期 delayed early gene）
晚期基因（late gene）中期基因编码的调控 因子控制的基因
一个典型的裂解周期中，噬菌体 DNA （或RNA） 注入宿主细胞，其基因以一定的顺序转录，并且复 制出噬菌体的遗传物质，合成噬菌体颗粒需要的蛋 白质成分。最后宿主细菌裂解而释放出组装好的子 代噬菌体
噬菌体颗粒（particle） 感染（infection）
附着（attach） DNA被注射进细菌 早期发育（early development） 产生DNA合成酶类 DNA复制开始 晚期发育（late development） 产生基因组、头、尾 DNA包装进头，尾附着 裂解（lysis） 细胞破裂释放出子代噬菌体
第四章 噬菌体策略
Phage strategies
一些概念
噬菌体（ bacteriophage ）：感染细菌的病毒（virus） 噬菌斑（plaque）：噬菌体裂解宿主细胞的斑 裂解感染（lytic infection）：细菌被噬菌体感染后致使
细菌死亡并释放出子代噬菌体
溶源（lysogeny）：噬Fra Baidu bibliotek体以原噬菌体形式成为细菌基 因组中稳定的组分而继续存活
裂解表达的级联控制
噬箘体基因位置组成（遗传图谱）反映了裂解进程的次 序，它的操纵子是一个极其有序的结构，编码相关功能 蛋白质的基因成簇排列使得调控最为经济，使得裂解的 进程能由少数的调控开关控制
裂解周期受到正调控，噬菌体的基因只有接受到恰当的 信号才被表达。在这个级联反应中，上个步骤合成的蛋 白质将是下一个步骤要表达的基因所必须的
抑制阻遏物的合成（对裂解进行是必需的） 关闭早早期基因的表达（在裂解周期晚期已不需要） （cro在后面还要详细介绍）
从启动子PL向左转录到tL1，可以表达 N蛋白
pN是一个抗终止子，它作用在nut位点将允许转
录过程进入迟早期基因 从启动子 PR’向右转录到 tR’ ，无任何编码序列