Mõõdukas faag lüütilise tsükli ja lüsogeense staadiumiga. Genoomis on 2 erinevates suundades transkribeeritavat operoni ning nende vahele jääb immuunsust tagav operon.
Faag lambda adsorbeerub E. coli välismembraani retseptoritele. Need on kodeeritud malB geeni poolt (maltoosi transport rakku). Seetõttu kasvatatakse lambdaga nakatatavat bakterikultuuri maltoosi juuresolekul. Faagi adsorptsioon toimub efektiivselt nii toatemperatuuril kui ka 37 C juures mõne minuti jooksul. DNA sisenemine ja lüütilise tsükli geenide avaldumine saab toimuda aga ainult 37 C juures.
Faag lambda genoom on täielikult sekveneeritud, 48514 bp pikkune dsDNA molekul.
5.1. Lüütiline paljunemistsükkel.
jaotub 3-ks faasiks:
1. Infektsiooni varajases faasis avalduvad geenid
(N, Cro), mis kontrollivad järgmise faasi
geenide tööd. Vähesel määral toimub ka geenide O ja P (replikatsioon)
transkriptsioon.
N valk - antiterminaator, võimaldab viivitusega
varajaste geenide transkriptsiooni
(delayed early genes).
Cro valk - lambda repressori cI antagonist, s. t. pärsib cI geeni transkriptsiooni. Cro valgu kogunemisel rakku cro geeni transkriptsioonitase langeb, sest Cro valgu seondumine madalama afiinsusega operaatoralale pärsib transkriptsiooni.
2. Delayed early stage. Replikatsiooni ja rekombinatsiooni valgud, Q valk.
Q valk - antiterminaator (võimaldab ületada
transkriptsiooni terminatsiooni saidi hiliste
geenide ees.
3. Avalduvad hilised geenid - pea ja saba valkude süntees, rakkude lüüs. Raku kohta vabaneb 100 viiruspartiklit, kogu infektsioonitsükkel vältab 35 minutit.
5.2. Lüsogeenne staadium.
Viiruse DNA integreerumine raku kromosoomiga (profaag), lüütiliste geenide inaktivatsioon.Avaldub cI, mille produkt seostub operaatoraladele OL ja OR, mis kontrollivad promootorite pL ja pR tööd.
Promootor pRE - establishment of repressor synthesis. Transkriptsioon sellelt promootorilt on aktiveeritud cII geeni produkti poolt. Geeni cIII produkt stabiliseerib cII valku (kaitseb proteaaside eest).
Promootor pRM - repressor maintenance. Autogeenne regulatsioon, cI seondumine OR-le aktiveerib transkriptsiooni.
Kahe repressori antagonism.
Mõlemad operaatoralad sisaldavad 3 repressori seondumissaiti - R1, R2 ja R3 ning L1, L2
ja L3. OR1 ja OL1 paiknevad promootoritele pR ja pL kõige lähemal. OR3 kattubpromootoriga pRM. cI-l on kõige suurem afiinsus saidile OR1. cI vähese hulga korraltoimub seondumine ainult sellesse saiti. cI seondumine saiti OR1 soodustab cI seondumistsaiti OR2 - võimendub geeni cI transkriptsioon. Selle tagajärjel cI tase rakus tõuseb ja taseondub saiti OR3 - pärsib cI transkriptsiooni - saab võimalikuks cro transkriptsioon. Crovalgul on kõige suurem afiinsus saidile OR3. Edasi toimub kooperatiivne seonduminesaitidesse OR2 ja OR1.
Valik lüütilise tsükli ja lüsogeensuse vahel sõltub sellest, kumb repressorvalk on seondunud operaatoraladele. Primaarse tähtsusega on valgu cII stabiilsus: proteaasid, mis degradeerivad cII, on aktiveeritud rakkude kasvamisel rikkal söötmel. Rakkude näljutamisel toimub valik lüsogeensuse kasuks. UV-kiirguse ja mõnede kemikaalide mõjul toimub profaagi vabanemine kromosoomist ja faagi paljunemine lüütilise tsükli kaudu. UV kiirgus põhjustab rakus SOS vastuse, mille tulemusena aktiveerub RecA valk. RecA valk inaktiveerib labda repressori cI.
Faag lambda integreerumine kromosoomi.
Toimub sait-spetsiifilise rekombinatsiooni teel. Rekombinatsioon toimub 15-bp homoloogsete DNA järjestuste baasil, mis on olemas nii E. coli kromosoomis gal ja bio geenide vahel kui ka faagi genoomis.
Geen int - integraas - tunneb ära 15 bp homoloogsed alad ning nendega külgnevad alad faagi ning bakteri genoomis. Integraas viib läbi DNA ahelate retsiprookse rekombinatsiooni, mille tulemusena toimub faagi ja bakteri DNA ahelate ühinemine. Integraas ei tunne ära järjestust, kus ühel pool 15-bp homoloogset ala on bakteri ja teisel pool faagi järjestus. Sellise järjestuse äratundmiseks on vajalik xis geeni (excisionase) produkt. Profaagi vabanemiseks kromosoomist on vajalik geenide int ja xis koosavaldumine ja vastavate geeniproduktide koostoime. Geeni xis transkriptsioon on pärsitav cI poolt.
5.3. Replikatsioon
Faag lambda genoom on lineaarne ja kleepuvate otstega. Replikatsioonil on 2 etappi:
1. Rakku sisenenud lineaarne DNA võtab tsüklilise vormi. Tsükliline DNA seondub rakumembraanile. Replikatsioon algab geenist O, replikatsioonikahvlid liiguvad mõlemas suunas kuni kohtuvad.Produktiks on tsirkulaarne DNA.
2. Tütarmolekulid vabanevad membraanilt ja replitseeruvad ‘veereva ratta’ mudeli järgi.Toimub konkatemeeride moodustumine. Geeni A produkt seondub konkatemeeridel cossaitidele ja lõikab DNA ahelad lahti nii, et tekivad 12 nt pikkused kleepuvad otsad (cohesive ends). Lahti lõikamine toimub DNA sisenemisel kapsiidi.
Mõõdukas faag, mis transponeerub suvalistesse kohtadesse bakteri kromosoomi ja põhjustab seal oma genoomi replikatsiooni käigus ulatuslikke geneetilisi ümberkorraldusi. Tavaliselt inaktiveerib Mu faag tema inserteerumiskohas paiknevad geenid. Mu faagi väljatulekul geeni(de) aktiivsus ei taastu, sest faagi väljatulek pole täpne, koos faagi genoomiga haaratakse kaasa ka külgnevat DNA-d. Kuna Mu faagiga nakatunud bakterid sisaldavad palju erinevaid mutatsioone, käsitletakse seda faagi mutaatorina (mutatsioone põhjustav) ja sellest on ka tuletatud tema nimi.
Mu faagi genoom on lineaarne, kaksikahelaline ja sisaldab 37 kb suuruse genoomi otstes bakteri DNA-d. Tavaliselt on genoomi vasakus otsas 50 - 150 bp ja paremas otsas 500 - 3200 bp bakteri DNA-d. 5 - 10% infekteeritud rakkudest lüsogeniseeruvad. Faagi genoomi integreerimine kromosoomi toimub transpositsiooni konservatiivse mudeli järgi juhuslikku saiti. Selle käigus vabaneb Mu faag temaga varem külgnenud bakteri DNA-st ning toimub 5 bp märklaud-DNA duplikatsioon. Lüütilise tsükli puhul toimub profaagi lokaalne replikatsioon koos bakteri faagiga külgnevate aladega (transpositsiooni replikatiivne mudel). Ühe raku kohta toimub ~100 transponeerumist. Faagi genoomi vabanemiseks toimub rekombinatsioon kromosoomis Mu-le lähedal asuva alaga. Faagi genoomi lahtilõikamisel kromosoomist haaratakse kaasa ka bakteri DNA-d. DNA pakkimisel siseneb Mu genoomi vasak ots esimesena kapsiidi. Lahtilõikamine kromosoomist toimub 50 - 150 nt Mu genoomi vasakust otsast. Nukleaas tunneb ära pac järjestuse. Mu genoom on liiga väike, et täita kogu pea. Seetõttu toimub teine lõige bakteri kromosoomi 1 - 3 kb Mu genoomi paremast otsast.
Mu faag sisaldab oma paremas otsas 3015 bp pikkust inverteeruvat regiooni- G segmenti. G segment tagab faagi adsorptsiooni spetsiifika. Sõltuvalt G segmendi orientatsioonist nakatab Mu faag erinevaid rakke:
Orientatsioon I - avalduvad sabakiudude valgud S ja U ning Mu faag adsorbeerub E. coli tüve K-12 rakkudele.
Orientatsioon II - avalduvad valgud S’ ja U’ ning faag adsorbeerub Citrobacter ferundii rakkudele.
Ümberpöördumise tulemusena on valkudel S ja S’ sama N-terminus, kuid erinev C-terminus. Selle tulemusena tunnevad need valgud erinevaid raku välispinna lipopolüsahhariidseid komponente. G segmendi inversioon on katalüüsitud Gin valgu (invertaas) poolt ja seda stimuleerib DNA-ga seonduv valk Fis.