Escherichia-Virus G4 (offiziell Gequatrovirus G4) ist ein Spezies von Bakteriophagen, die Kolibakterien (Escherichia coli) oder nahe Verwandte befallen. Das exemplarische Virus dieser Spezies ist Escherichia-Phage G4. Dieser 1973 erstmals isolierte Phage wurde ursprünglich aus Proben von Rohabwasser isoliert. Sein isometrisches Kapsid enthält ein einzelsträngiges, zirkuläres DNA-Genom mit 5.577 nt (Nukleotiden) oder etwa 5,5 kb (Kilobasen). Phage G4 weist eine hohe genetische und strukturelle Ähnlichkeit mit dem Phagen ΦX174 (auch φX174, phiX174; Spezies: Sinsheimervirus phiX174) auf – die beiden Phagengenome unterscheiden sich allerdings in ihrer Sequenz um bis zu 39 %. Beide Phagen werden heute der Familie Eubullaviridae der Klasse Microviricetes (frühere Familie Microviridae) zugeordnet. mini|links|hochkant=1.25|Schemazeichnung eines Virusteilchens von Gequatrovirus
mini|Die TME-Aufnahme zeigt die Morphologie von synthetischem G4 (, Pfeile)
Aufbau Die Virionen von Gequatrovirus G4 sind wie in der ganzen Gattung Gequatrovirus unbehüllt, mit einer abgerundeten ikosaedrischen Symmetrie (isometrisch). Die Triangulationszahl ist 1, der Durchmesser etwa 30 nm. Das Kapsid besteht aus 12 fünfeckigen, trompetenförmigen Pentomeren. Insgesamt gibt es je 60 Kopien der Proteine F, G und J sowie 12 Kopien des Proteins H zusammen. Es gibt 12 Peplomere („Spikes“), die jeweils aus 5 G- und einem H-Protein bestehen.SIB: Gequatrovirus. Auf: ViralZone.
Synthetic G4 mini|Strukturzeichnung des zirkulären ssDNA-Genoms von syn-G4/m-G4 (5577 bp) und der Schnittstellen der Restriktionsendonukleasen („Synthetisches G4“, syn-G4) ist ein auf Basis der Genomsequenz synthetisierter Phage. Er hat eine ikosaedrische Proteinhülle (Durchmesser 50 nm). Es wurde durch die Assemblierung kurzer Oligonukleotide mittels Polymerase-Kettenreaktion (PCR) synthetisiert. Die synthetischen G4-Phagen zeigten in E. coli Wirksamkeit, d. h. waren für die Bakterien infektiös.
Phage EMCL318 mini|Cryo-EM-Rekonstruktion eines Virions von Phage EMCL318 Escherichia-Phage EMCL318 ist nach Gosh et al. (2018) sowie NCBI ein noch unbestätigtes Mitglied der Gattung Gequatrovirus.NCBI Taxonomy Browser: Escherichia phage EMCL318 (species). Abgerufen am 8. August 2026. Allerdings könnte der bei Gosh et al. (2018) angegebene phylogenetische Baum auf eine nähere Verwandtschaft zu ΦX174 hindeuten.
Phage Evo-Φ36 Im August 2026 berichteten King et al. über die erstmalige KI-gesteuerte Synthese von Bakteriophagen auf der Basis von ΦX174. Eine der dabei erzeugten Varianten (Evo-Φ36) enthielt ein von Phage G4 stammendes Gen für das sog. „Protein J“, ein Genomverpackungsprotein (),Genomverpackungsproteine () helfen während der Virusreplikation, dessen Genom in das noch leere Kapsid (bzw. Prokapsid) zu verpacken. das auch das ikosaedrische Kapsid stützt. Die ursprüngliche ΦX174-Variante von Protein J war durch das kürzere homologe Protein von G4 ersetzt worden. Der Unterschied der beiden Proteine beträgt dabei 4 SNVs (, SNVs; deutsch: Einzelnukleotid-Varianten oder Punktmutationen). Evo-Φ36 war in dieser Studie der einzige synthetisierte Phage mit diesem J-Protein.
Phagentherapie Harnwegsinfektionen (, UTIs) werden hauptsächlich durch uropathogene E. coli verursacht. Aufgrund seiner lytischen Reproduktionsstrategie kann der Bakteriophage G4 zu ihrer Behandlung eingesetzt werden; die Bakteriophagen injizieren ihre DNA in die Bakterien und setzen so viele neue Tochterpartikel frei. Dieser Prozess hat zahlreiche Vorteile: Die Bakteriophagen greifen weder tierische noch menschliche Zellen an, sondern ausschließlich Kolibakterien. Die Bakteriophagen vermehren sich exponentiell, sodass nur eine geringe Menge benötigt wird. Nachdem die Bakteriophagen alle Kolibakterien befallen und abgetötet haben, verteilen sie sich im gesamten Körper des Patienten, bleiben aber für diesen und andere Organismen des menschlichen Mikrobioms harmlos.
Systematik und Phylogenie Phylogenie
Systematik Die Systematik der Familie Eubullaviridae ist mit Stand 8. August 2026 wie folgt:NCBI Taxonomy browser. Eubullaviridae.
Familie Eubullaviridae Gattung Alphatrevirus Spezies Alphatrevirus alpha3 (Escherichia-Virus alpha3) Escherichia-Phage alpha3 (α3) Spezies Alphatrevirus phiK (Escherichia-Virus phiK) Escherichia-Phage phiK (φk) Spezies Alphatrevirus St1 (Escherichia-Virus St1) Escherichia-Phage St-1 (St-1) Spezies Alphatrevirus WA45 (Escherichia-Virus WA45) Escherichia-Phage WA45 (WA45) Spezies … – weitere Arten Spezies „“ („Escherichia-Phage Lilleven“, Vorschlag, NCBI) Spezies „…“ – weitere Vorschläge
Gattung Gequatrovirus (früher G4microvirus) Spezies Gequatrovirus G4 (Escherichia-Virus G4) Escherichia-Phage G4 (G4) Shigella-Phage vB_1081 Spezies Gequatrovirus ID52 (Escherichia-Virus ID52) Escherichia-Phage ID52 (ID52) Spezies Gequatrovirus talmos (Escherichia-Virus Talmos) – Art-Epitheton zusammengezogen aus Tallahassee und Moskau Escherichia-Phage ID2 Moscow/ID/2001 – in separate Spezies ausgegliedert Enterobacteria-Phage FL68 Tallahassee/FL/2012 – Laborwirt: Escherichia coli Enterobacteria-Phage FL76 Tallahassee/FL/2012 – Laborwirt: Escherichia coli Spezies „“ („Escherichia-Phage EMCL318“, Vorschlag, NCBI) Spezies „“ („Salmonella-Phage Thayendanegea“, Vorschlag, NCBI) Gattung Sinsheimervirus (früher Phix174microvirus) Spezies Sinsheimervirus phiX174 (Escherichia-Virus phiX174, Coliphage phiX174) Escherichia-Phage phiX174 (alias Enterobakteriophage PhiX174, φX174) inkl. Enterobacteria-Phage MED1 u. a. Protaetiibacter-Phage SSC1 (SSC1)LPSN: Genus Protaetiibacter Heo et al. 2019. Salmonella-Phage alphaalpha (αα) Spezies „“ („Shigella-Phage SGF3“, Vorschlag, NCBI) Gattung Vimicrovirus Spezies Vimicrovirus vibrionis – Art-Epitheton verweist auf die Wirtsgattung Vibrio-Phage vB_VpP_WS1 (VpP_WS1)
Etymologie Die Gattungsnamen Alphatrevirus, Gequatrovirus und (ehemals) G4microvirus, Phix174microvirus wurden nach den Arte-Epitheta der ehemaligen Typusarten benannt, d. h. nach den exemplarischen Viren dieser Arten.
Der heutige Gattungsname Sinsheimervirus wurde zu Ehren von Robert Louis Sinsheimer (1920–2017), Biologe und Kanzler der University of California, Santa Cruz, vergeben. Er hatte als erster den Phagen φX174 isoliert.ICTV: 2018.007B.A.v4.rename137gen6sp (Vorschlag, angenommen).
Der Gattungsname Vimicrovirus verweist auf die Wirtsgattung Vibrio und (wie bei G4microvirus und Phix174microvirus) auf die Gruppe der Microviren (Microviricetes, früher Microviridae).
Anmerkungen
Weblinks UniProt Taxonomy NCBI Taxonomy NCBI Nucleotide (full genome)
Einzelnachweise ICTV: Virus Metadata Resource (VMR). The VMR: Exemplar Viruses for Species. Soumya Ghosh, Emma Persad, Ting-Yun Shiue, Cindy Lam, Afsana Islam, Lauren G. Mascibroda, Michael B. Sherman, Thomas Smith, Naowarat Cheeptham: Explorative Study on Isolation and Characterization of a Microviridae G4 Bacteriophage, EMCL318, against Multi-Drug-resistant Escherichia coli 15-318. In: MDPI: Antibiotics, Band 7, Nr. 4, 26. Oktober 2018, S. 92; doi:10.3390/antibiotics7040092 ().
Samuel H. King, Claudia L. Driscoll, David B. Li, Daniel Guo, Aditi T. Merchant, Garyk Brixi, Max E. Wilkinson, Brian L. Hie: Generative design of bacteriophages with genome language models. In: Science, Band 393, Nr. 6811, 6. August 2026; doi:10.1126/science.aec2657 ().
Kategorie:Bakteriophage Kategorie:Virusspezies