Escherichia virus P1
Escherichia virus P1 pertence à ordem Caudovirales e família Myoviridae. É geralmente referido como fago P1 e foi um dos primeiros bacteriófagos a ser identificado no coliforme Escherichia coli. É a espécie representativa de um pequeno vírus do género P1 dentro de Myoviridae, que também inclui o vírus Aeromonas 43. Estudos exaustivos sobre o fago P1 contribuíram significativamente para os desenvolvimentos pioneiros nos anos 60 em tecnologias de ADN recombinante envolvendo recombinação específica do local, modificação de restrição, e clonagem de grandes fragmentos de ADN.
O fago P1 tem uma grande cabeça icosaédrica de aproximadamente 65-85 nm de diâmetro ligada a uma cauda longa característica de 220 nm de comprimento. Uma bainha contractil em forma de tubo envolve a cauda que termina numa placa de base e seis fibras de cauda dobrada com 90 nm de comprimento. A cabeça do fago engloba um genoma dsDNA linear de 93 kb. A sequência completa do genoma do fago P1 codifica pelo menos 117 genes e contém uma grande redundância de sequências características em cada extremo 5′ e 3′. Estas sequências redundantes são variáveis em comprimento e variam de 10 a 15 kb. Ao entrar numa célula hospedeira, o ADN viral sofre uma rápida circularização por recombinação entre as sequências redundantes. Esta recombinação homóloga é auxiliada por recombinações codificadas pelo hospedeiro ou por um sistema de recombinação de cre-lox específico do local. Neste último caso, a recombinação prossegue entre dois sítios loxP localizados nas regiões terminais redundantes do genoma viral, auxiliada pela proteína “cre” codificada por fago.
Como outras caudovirales, o fago P1 é uma bacteriófaga temperada que pode adoptar estilos de vida lisogénicos ou líticos. A decisão de entrar numa fase lisogénica ou lisogénica depende do ambiente hospedeiro e dos factores que influenciam a transcrição de uma molécula repressora monomérica C1 que regula a imunidade do fago P1. Durante a lisogénese, o ADN fago circularizado (referido como profeta) replica-se no citoplasma hospedeiro como um plasmídeo de baixo número de cópias de uma origem de replicação (oriR) utilizando várias proteínas codificadas por fago que também reprimem a fase lítica. O plasmídeo profilático é altamente estável e herdado pelas células filhas após a divisão celular do hospedeiro bacteriano. Assim, a replicação e partição do fago P1 em células filhas é rigorosamente regulada. Uma proteína codificada de fago RepA juntamente com sequências de repetição iterativas em locais incA e incC participa na replicação do profágio plasmídico. A replicação é também afectada pelo estado de metilação da sequência oriR no genoma do fago e da sequência oriC no genoma da bactéria. Factores hospedeiros como o DnaA, HU, e vários chaperones participam na modificação da RepA e na replicação do plasmídeo de profilaxia circularizada. Tal como os bacteriófagos P7 e P22 (que infectam Salmonella sp.), o fago P1 emprega duas moléculas repressoras (proteína C1 e um RNA C4) para suprimir a fase lítica. Outros reguladores incluem moléculas de RNA de transferência codificadas por fago, uma metiltransferase de ADN (MTR), antiterminadores transcripcionais (Coi e Ant1/2), e uma proteína co-repressora Lxc. A indução do profágio é rara mas ocorre em resposta aos danos causados pelos raios UV e às alterações nutricionais no ambiente do hospedeiro. Um factor transcripcional do hospedeiro, a proteína LexA, está envolvida no processo de indução. O fago P1 utiliza uma origem diferente de replicação (oriL) localizada dentro da proteína RepL codificadora do gene para a fase lítica. Aproximadamente 37 óperos virais são transcritos durante a fase lítica pela bactéria RNA polimerase. A holoenzima da polimerase é formada na presença de uma proteína Lpa codificada por fago, cujos níveis são regulados por sua vez, pela molécula repressora C1 e por uma proteína de inanição bacteriana SspA.
Uma característica importante do vírus é a “transdução generalizada”, onde em vez do seu próprio ADN, grandes fragmentos do ADN hospedeiro bacteriano são embalados na cabeça do fago. Ao contrário do fago lambda, a transdução generalizada pelo fago P1 pode mobilizar cerca de 100 kb de ADN hospedeiro entre duas estirpes de hospedeiros bacterianos. Após a transdução numa estirpe bacteriana receptora, os genes bacterianos ocasionalmente integram-se no genoma hospedeiro por recombinação específica do local. Como resultado, a bactéria transduzida não mente e não sofre toxicidade por infecção do vírus.
A gama de fago hospedeiro P1 é E. coli que pertence a Gammaproteobactérias e Enterobacteriaceae. Portanto, a distribuição deste fago reflecte a do seu hospedeiro omnipresente. A transmissão do vírus envolve a penetração uniforme do tubo caudal interno no E. coli periplasm e o deslocamento da placa base para longe da membrana externa durante a contracção da cauda. As fibras da cauda ligam-se a um receptor hospedeiro específico que é uma mistura de glucose no núcleo lipopolissacarídeo da membrana bacteriana externa. Uma transglicosilase lítica facilita a penetração da parede celular bacteriana e a ejecção do ADN fago no hospedeiro. Uma proteína “Sim” é rapidamente produzida que confere imunidade ao hospedeiro bacteriano, excluindo outros fagos invasores. Ao entrar no hospedeiro, o ADN introduzido permanece ligado a duas proteínas codificadas por fago chamadas DarA e DarB (uma MTR e helicase) que tornam o ADN viral resistente à digestão por endonucleases enterobacterianas de restrição tipo I. Como o receptor de E. coli glycolipid para fago P1 é comum em várias bactérias Gram-negativas, a partícula do vírus pode adsorver-se na parede exterior e injectar ADN no citoplasma de muitas bactérias. No entanto, não pode sofrer replicação posterior nestas espécies bacterianas. A descoberta de sequências semelhantes a fagos P1 Cre recombinases em metaviromes de ambientes complexos e enterobactérias sugere que é necessário mais trabalho para desvendar a biologia destes fagos em diferentes ambientes e hospedeiros. A sequenciação genómica comparativa de vírus relacionados com P1 (por exemplo, Punalikevirus não classificado viz. phage D6, phage phiW39, phage RCS47, e phage SJ46 identificados a partir de várias enterobactérias) é susceptível de revelar conhecimentos sobre novos processos de embalagem de ADN viral, recombinação específica do local, e imunidade.