Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
кое образование, легко разрушающееся при встряхивании культуры и даже под действием конвекционных токов жидкости в культуре. В обычных условиях средняя продолжительность его существования — несколько десятков минут. Это время достаточно для полного перехода эпйсом. Заметим, что хрупкость мостика породила не столько методические неудобства, сколько возможности вмешиваться в процесс конъюгации. Интенсивно встряхивая культуру, исследователь имеет возможность прервать конъюгацию в любое время и наблюдать ее следствия в динамике.
Эписомы, переходящие в женскую клетку, изменяют физиологическое состояние последней так, что она становится неотличимой от мужской. Так, воспринимая Лэписому, она приобретает F-пили, способность конъюгировать с F-особями и превращать их в мужские клетки. При конъюгации передаются не все Лэписомы, содержащиеся в ^+-клетках. Поэтому последние после конъюгации сохраняют свой «пол».
Перечень других эписомных факторов, которые подобно половому могут передаваться при конъюгации, сообщая бактерии-реципиенту новые свойства, является довольно обширным и продолжает расти. Так, обстоятельно изучены RTF-эписомы (ге-sistanse transfer factor), переносящие устойчивость к ряду антибиотиков (стрептомицину, тетрациклинам, хлорамфениколу и др.), сульфамидам и некоторым ядам. Указывают, что RTF-эписомы могут «по совместительству» выполнять и функции /'’-эписомы. Эписомы передают способность к выработке колицина — белкового антибактериального фактора, используемого в борьбе с другими видами и штаммами (Col-фактор). Описана эписомная передача способности к выработке антигенов оболочки, гемолизинов и др.
Пока способность к конъюгации описана далеко не для всех бактерий, хотя постепенно круг их расширяется. Особенно много данных о конъюгации среди штаммов кишечной палочки и более или менее близких к ней видов. Внутривидовые, а также межвидовые конъюгации описаны среди сальмонелл, шигелл, у протея, стафило- и стрептококков и др. Интересно, что в некоторых случаях конъюгация происходит между довольно отдаленными видами, например кишечной палочкой и пастереллами (Ginoza et al., 1966), но не наблюдается в пределах одного вида, в данном случае у пастерелл.
До сих пор мы рассматривали передачу при конъюгации только эписом. Оказалось, однако, что в особых ситуациях конъюгация ведет также к переносу фрагментов или даже целых хромосом. При этом выявляется еще одно важное свойство F-эпи-сомы — способность включаться в состав хромосомы своей клетки. Клетка* в которой это произошло, сохраняет все особенности мужской особи. Но тогда при конъюгации вместо перехода F-эписомы возникает гораздо более сложный процесс (рис. 33). Он состоит, во-первых, в синтезе, по крайней мере, одной нити ДНК на матрице хромосомы. Во-вторых, эта нить по мере образования отде-
ляется от матрицы и «проталкивается» через цитоплазматический мостик в /¦'“-клетку своим 5'-концом. В-третьих, после вхождения в женскую клетку на одноцепочечной ДНК строится комплементарная цепь и образуется биспиральная молекула, идентичная
Релрмбинантнаяхромосома
Рис. 33. Схема сексдукции.
соответствующей части исходной хромосомы. В клетке-реципиенте на этой стадии обычно сосуществуют и совместно функционируют целая собственная хромосома и часть чужой хромосомы. Иначе говоря, возникает частичная гетерозигота, называемая мерозиго-той. В-четвертых, между проникшей таким образом в женскую клетку частью хромосомы донора и хромосомой реципиента
® И. П. Ашмарин
225
могут возникать процессы генетической рекомбинации. Очередное деление клетки-реципиента может произойти уже после образования мерозиготы до возникновения рекомбинаций. Тогда происходит элиминирование признаков, вносимых донором. Если же произошел обмен хромосом донора и реципиента, то в потомстве выявляются рекомбинанты, устойчиво несущие приобретенные признаки донора.
Мужские клетки кишечной палочки, в которых произошел процесс интеграции F-эписомы в хромосому, обозначают как Hfr-клетки, поскольку характерной их чертой является высокая вероятность рекомбинаций с /’“-клетками (High frequency recombina-
- tion).
В разных штаммах место интеграции F-эписомы в хромосому может быть различным, что отражается на последовательности вхождения генов донора в клетку-реципиент. Рис. 33 демонстрирует то обстоятельство, что репликация начинается вблизи от места внедрения эписомы, но вначале не захватывает саму внедрившуюся эписому. Она замыкает процесс, ее копия передается последней. Вместе с тем, половая эписома является определяющим, пусковым фактором переноса хромосомы.
Здесь уместно остановиться на некоторых терминологических вопросах. Чаще всего конъюгацией называют и процесс образования цитоплазматического мостика, и все возможные дальнейшие события, будь то перенос одной f-эписомы, переход других эписом или же перенос фрагмента хромосомы донора. Иногда пользуются термином «сексдукция», придавая ему тот же смысл. Нам, однако, представляется более удобным и терминологически достаточно точным назвать сексдукцией только тот тип конъюгации, который сопровождается переходом фрагментов хромосом, а не одних эписом. В этом именно случае F-эписома не только обуславливает образование межклеточного мостика и изменение пола клетки реципиента, но и перенос более или менее значительной порции наименее мобильной части вещества наследственности. Именно этот процесс ближе всего по масштабу обмена генетическим материалом к половым процессам у эукариотов.
