Thom Leiding
Mätning av energi lagrad i en viruspartikel
En viruspartikel är en av naturens allra enklaste ”organismer”. Viruset består av ett
proteinhölje, kapsiden, och av arvsmassan som ofta är DNA. Viruspartikeln kan inte
föröka och sprida sig på egen hand utan är tvungen att få in sin arvsmassa i en
värdcell för att därefter utnyttja denna för att föröka sig. En bakteriofag, som är ett
virus som endast angriper bakterier, gör detta genom att sätta sig fast på bakteriens
utsida och sedan spruta in sitt DNA genom bakteriens cellmembran. För att viruset
ska kunna göra detta måste bakterien ha en så kallad receptor på sin yta som
viruspartikeln känner igen och kan fästa till. För den bakteriofag jag använt,
bakteriofag-Lambda, är receptorn ett protein som heter LamB.
Då viruskapsiden binder till LamB skjuts DNAt med stor kraft in i cellen. Processen
drivs av det tryck som bildades under packningen av DNA i virushuvudet när
bakteriofagen sattes ihop. DNA motsvarande en längd på 1700 nanometer (nm) trycks
då ihop i ett virushuvud som endast är 63 nm i diameter. Packningen görs av den
starkaste molekylära motorn man känner till. Man kan teoretiskt räkna ut hur mycket
energi som finns lagrad i en packad bakteriofag med det har aldrig mätts i praktiken.
Målet med mitt projekt var att för första gången någonsin mäta den energi som finns
lagrad i en viruskapsid. Energin har mätts i ett instrument som mäter mycket små
värmeförändringar, en kalorimeter. I kalorimeterns mätbehållare laddades upprenat
LamB. När viruspartiklarna sprutades in i samma mätbehållare fäste de vid var sin
receptor och sprutade ut sitt DNA. Genom att instrumentet har kunnat mäta den värme
som utvecklades och man känner till behållarens storlek vet man också hur mycket
energi som krävts för uppvärmningen. Genom att dela denna energi med antalet
viruspartiklar har jag fått fram hur mycket energi som finns lagrad i varje enskild
viruspartikel.
Den energi jag mätt i viruspartikeln stämmer bra överens med de värden som tidigare
räknats fram teoretiskt..
Handledare: Alex Evilevitch
Examensarbete 20 p i Kemi. Vt 2005
Kemiska institutionen, Avdelningen för Biokemi, Lunds universitet
Thom Leiding
Direct Calorimetric Measurements of DNA Ejection Energy from
phage.
A virus is one of nature’s simplest active objects. It has no replication machinery of its own
but need to get its genome inside a host cell where it then hijacks the cell’s replication
machinery to propagate. In this study the energies involved in injecting phage DNA into a
potential cell has been studied in vitro.
Isolated LamB maltoporin that functions as a receptor for phage-λ has been used to trigger the
ejection of DNA inside a calorimetric cell. For the first time, to our knowledge, the energy
stored in a phage has been directly measured using calorimetry. The calorimetric signal has
been further analysed and a series of blank experiment has been performed to be able to
deduct different contributions such as pressure-volume work and mixing enthalpies from the
ejection signal.
Advisor: Alex Evilevitch
Degree project 20 credits in Chemistry. Spring 2005
Department of Biochemistry, Section of Kemistry , Lund University
