概述
M13噬菌體是一種絲狀噬菌體，内有一個環狀單鍊DNA分子，長6407個核苷酸，含DNA複制和噬菌體增殖所需的遺傳信息。M13DNA的複制起始位點定位在基因間隔區内。但是基因間隔區的有些核苷酸序列即使發生突變、缺失或插入外源DNA片段，也不會影響M13DNA的複制，這為M13DNA構建克隆載體提供了條件。
其中M13mp系列是對野生型M13加以改造而得到的，插入了多克隆位點和LacZ基因，可容納300-400bp外源DNA，可用于制備DNA測序時用的單鍊模闆和核酸探針。
M13噬菌體在分子生物學上通常作為質粒載體應用。
1、能在大腸杆菌(隻感染雄性大腸杆菌）中自主複制，而且能連同所帶的外源DNA一起複制；
2、很容易同細菌DNA分開并加以純化；
3、有一段DNA對于它們自身在細菌中的增殖不是必需的。
因此，外源DNA可以插入這一段DNA中，或置換這一段DNA而不影響載體的複制。
生物學
組成和結構
1、M13 噬菌體顆粒是絲狀的，隻感染雄性大腸杆菌。感染宿主後不裂解宿主細胞，而是從感染的細胞中分泌出噬菌體顆粒，宿主細胞仍能繼續生長和分裂。
2、M13 噬菌體的基因組為單鍊DNA ，由 6407 的堿基組成 （GenBank 注冊号為 V00604） 。基因組 90% 以上的序列可編碼蛋白質，共有 11 個編碼基因，基因之間的間隔區多為幾個堿基。
3、M13 噬菌體基因組 DNA 為正鍊，按基因 Ⅱ至基因 Ⅳ 方向合成，與噬菌體的 mRNA 序列同義。
4、M13噬菌體顆粒為絲狀長管狀結構，長880nm，直徑6~7nm。
特點
1、能在大腸杆菌中自主複制，而且能連同所帶的外源DNA一起複制；
2、很容易同細菌DNA分開并加以純化；
3、有一段DNA對于它們自身在細菌中的增殖不是必需的。
4、溶源性，不裂解宿主菌，極大簡化噬菌體純化步驟。
因此，外源DNA可以插入這一段DNA中，或置換這一段DNA而不影響載體的複制。所以M13噬菌體是分子生物學中重要的工具載體。
增殖過程
吸附是噬菌體感染的第一步， M13噬菌體隻感染具有性纖毛的菌株，攜帶F質粒的菌株可産生性纖毛。在吸附過程中，噬菌體的基因 Ⅲ 蛋白與性纖毛發生作用。随後絲狀噬菌體穿入到性纖毛，基因 Ⅲ 蛋白與宿主的TolQ 、TolR和TolA蛋白發生作用，去除外殼蛋白，緻使病毒DNA及附着于其上的基因 Ⅲ 蛋白進入宿主菌體内。感染宿主後不裂解細菌細胞，隻利用細胞内物質完成自身增殖，組裝成完整病毒顆粒後被宿主細胞分泌而出，宿主細胞仍能繼續生長分裂。
載體功能
單鍊 DNA 的酶切和連接是比較困難的，因此，M13噬菌體在用作載體時是利用其雙鍊狀态的RF DNA(複制DNA，replicative form DNA )。RF DNA 很容易從感染細胞中純化出來，可以像質粒一樣進行操作，并可通過轉化方法再次導入細胞。
載體的宿主菌
由于 M13 噬菌體通過F質粒編碼的性纖毛進入宿主細胞内，故隻能用雄性細菌來增殖病毒。 研究者已經構建了許多攜帶 F'質粒并便于M13載體進行基因操作的多種大腸杆菌菌株，其中最重要的遺傳标志有：
（1） lacZ D Ml5 LacZ基因缺失突變體。
（2） D（lac-proAB）lac基因缺失突變體。
（3） lacIq lacI基因的突變體。
（4） proAB 細菌染色體上脯氨酸生物合成酶類的編碼區域。
（5） traD36 抑制 F'因子接合轉移的突變。
（6） hsdRl7 與 hsdR 4對大腸杆菌K株Ⅰ類限制 - 修飾系統失去限制活性但仍保留修飾功能的突變體。
（7） recA1 大腸杆菌重組酶基因。
（8） supE 琥珀抑制基因。
在13噬菌體載體中進行克隆時常用的宿主菌株如下:
JM101 supE D （lac-proAB）[F'traD 36 proAB + lac I q lacZ D M15]
JM105 JM101/ hsdR 4
JM107 JM101/ hsdR 17
JM109 JM101/ hsdR 17 recA1
TG1 JM101/ hsd D5（不修飾不限制）
XL1-Blue supE lac- hsdR 17 recA1 [F'proAB + lac I q lacZ D M15]Tn 10 （Tet r）
未來發展
納米材料
科學家研究發現M13噬菌體在納米材料方面的應用潛力，繪制出立體液晶的想像圖：M13噬菌體（金色）可與無機的納米晶體（紫色）連接，并且群聚排列成規則的陣列。這種薄膜，可用來制作可撓式螢幕。
生物發電
美國加利福尼亞州大學伯克利分校研究小組發現如何從M13噬菌體中産生電能，M13噬菌體具有壓電性，意味着它能夠将機械能轉變為電能。研究人員認為這項發現未來有一天将為人類行走時對手機充電提供一種新的方式，同時能夠替換當前手機中的有毒壓電元件。
科學家稱，M13噬菌體是一種潛在的完美能源，因為這種病毒僅吞食細菌，對人體無害，綠色環保。此外，這種能源也很廉價，并且容易獲得，從一個盛放被感染細菌的燒瓶中就可以培養出上萬億個病毒。
