La cubierta proteica del fago se encuentra formada primariamente por un ensamble de monómeros de una proteína formada por 50 aminoácidos llamada pVIII (o p8), la cual se encuentra codificada por el gen VIII (o g8) en el genoma del fago.
Existen también otras cuatro proteínas en la superficie del fago, dos de las cuales han sido extensamente estudiadas.
Estas proteínas son muy pequeñas, conteniendo 33 y 32 aminoácidos respectivamente, sin embargo es posible añadir residuos a la porción terminal de cada una, ya que esta porción se encuentra presente en la parte exterior de la cubierta.
En el otro extremo del fago hay cinco copias de la proteína pIII (p3) expuestas en la superficie y de la proteína accesoria pVI (p6) la cual se encuentra un poco menos expuesta.
Los fagos filamentosos utilizan una estructura bacteriana conocida como pilus F para infectar a E. coli.
La ADN polimerasa de la célula hospedadora empieza a sintetizar la cadena complementaria que se denomina "hebra -".
Luego la ADN Pol I con actividad exonucleasa 5'elimina el cebador y llena la brecha.
Dos productos de los genes del virus cumplen un rol crítico en esta etapa del ciclo de vida del fago: Estos son la proteína pII (p2) que es una endonucleasa y provoca una "muesca" en el genoma viral cuando se encuentra en su forma de doble cadena, para posibilitar la iniciación en la replicación de la cadena + y permanece unida al fosfato en el extremo 5' dejando el extremo 3' libre.
La ADN Pol III del anfitrión utiliza extremo 3' libre como un cebador para la síntesis de una nueva hebra +, mientras que la vieja se quita.
Entonces las proteínas p5 que recubren la hebra de ADN monocatenario son reemplazadas por las proteínas p8 que se encuentran empotradas en la membrana celular de la bacteria y el fago en crecimiento es "hilado" al atravesar el canal formado por p1, p11 y p4.
Debajo se listan los pasos involucrados en la replicación del fago M13 en el anfitrión E. coli.
George Smith, entre otros, mostró que los fragmentos producidos por la endonucleasa EcoRI pueden ser soldados en un sitio Bam único de los fagos filamentosos f1, y por lo tanto resultar expresados en el gen III; cuya proteína pIII resulta accesible desde el exterior.
[2] por ejemplo, el fago puede ser genéticamente modificado para expresar proteínas diferentes en sus extremos y en su segmento medio.