Современная генетика. Том 1. - Айала Ф.
Скачать (прямая ссылка):
способности убивать заражаемые ими бактерии. О присутствии фагов
свидетельствуют стерильные пятна (их называют также негативными колониями
или бляшками) в сплошном слое бактериальных клеток на поверхности чашки
Петри (рис. 6.1). Видимое на поверхности чашки прозрачное пятно -
результат гибели бактериальных клеток-хозяев, зараженных потомством этого
фага. Следовательно, прежде чем рассматривать генетику фагов, нам надо
познакомиться с методами описания фенотипов мутантных фагов. Более
углубленно генетика фагов будет рассмотрена в следующей главе.
Рис. 6.1. Бактериальный газон Е. coli В с негативными колониями
(бляшками) фагов Т4г+ и Т4г//, "Крапчатые" бляшки возникают в результате
присутствия обоих генотипов. (Stent G. S., Calendar R. 1978. Molecular
Genetics, 2nd ed., W. H. Freeman, San Francisco.) [Имеется перевод: Стент
Г., Кэ-линдар Р. 1981. Молекулярная генетика, М., Мир.]
6. Тонкая структура гена
161
Проще всего наблюдать мутации, влияющие на морфологию негативных колоний.
Некоторые мутации влияют на их размер. Другие мутации могут давать либо
прозрачные, либо мутные бляшки (последнее является следствием того, что
от инфекции погибают не все клетки). Такие фаги, как Т2, Т4 и фХ174,
убивающие все инфицированные клетки и соответственно дающие прозрачные
негативные колонии, называются вирулентными фагами. Фаги лямбда и Р1 не
всегда убивают клетку-хо-зяина; стерильные пятна, образуемые ими, бывают
мутными, а сами фаги называются умеренными; они могут существовать внутри
бактерии-хозяина в качестве профага, не вызывая ее лизис.
Фаги, заражая бактериальные клетки, прежде всего прикрепляются к
специальным рецепторам на поверхности клеток. Природа этих рецепторов
генетически контролируется клеткой, и можно выделить мутантные штаммы
бактерий, у которых рецептор видоизменен таким образом, что фаг
адсорбироваться не может. Мутации фага, дающие ему возможность
прикрепляться к бактериям, к которым фаг дикого типа прикрепиться не
может, позволяют выделить гены, ответственные за адсорбцию. Мутации,
изменяющие морфологию негативных колоний, и мутации, влияющие на
адсорбцию фага, исследовались в числе первых; однако они составляют лишь
небольшую часть генома фага.
Большая часть фаговых генов контролирует функции, наобходимые для
репликации и производства потомства. Мутации этих генов препятствуют
появлению потомства и, следовательно, летальны-негативных колоний не
образуется вовсе. Летальные мутации фагов, если не считать некоторых
специальных обстоятельств, не могут широко распространяться подобно
рецессивным деталям у многих эукариот, поскольку фаги гаплоидны. Условно
летальными мутациями называются мутации, летальные при одних условиях
(называемых непермиссивными или рестриктивными) и не влияющие на
размножение фагов в других условиях (пермиссивных). Эти мутации позволяют
идентифицировать и изучать большую часть генов фага. Первыми условно
летальными мутациями, изученными в генетике фагов, были rll-мутации фага
Т4.
Система гПбактериофага Т4
Классический анализ тонкой структуры гена был проведен Сеймуром Бензером
на гП-мутантах фага Т4 в 50-х годах. Бензер использовал два селективных
преимущества этих мутантов.
Во-первых, гП-мутанты можно отобрать в большом количестве, поскольку при
посеве на Е. coli В их негативные колонии имеют очень характерную
морфологию. Эти мутанты вызывают быстрый лизис кле-ток-хозяина, в
результате чего их негативные колонии получаются намного крупнее, чем при
заражении фагом дикого типа (рис. 6.1). На чашке Петри одна-единственная
бляшка rll легко может быть выделена из 2000 бляшек типа гП +.
Использование химических мутагенов сильно повышает частоту мутаций гП по
сравнению со спонтанной; соответственно независимо могут быть выделены
сотни мутантов rll.
Во-вторых, Бензер обнаружил, что г/7-мутанты не дают потомства, когда они
инфицируют клетки Е. coli К (Я,), содержащие профаг Я. rll-мутанты
прикрепляются к таким клеткам и вводят в них свою ДНК, но инфицированные
клетки погибают, не продуцируя фагового потомства.
11-1215
162
Организация и передача генетического материала
Таблица 6.1. Морфология негативных колоний фага Т4 дикого типа и rll-
мутантов
В то же время фаг Т4 дикого типа (rll+) нормально размножается в Е. coli
К (А,). Это была первая условно летальная система, исследованная в
генетике фагов (табл. 6.1). Неспособность гЛ-мутантов к росту в Е. coli К
(А) дает удобный способ отбора, поскольку на чашке Петри таким способом
можно выделить один гЛ + -фаг из 10б гЛ-фагов. Следовательно, имеется
возможность идентифицировать фаги дикого типа, возникающие в результате
рекомбинации между двумя различными г Л-мутантами.
На рис. 6.2 представлена схема эксперимента по скрещиванию бакте-
Фенотипы при посеве на:
Фаг Т4гЛ + Т4 rll
Е. coli В Мелкие бляшки Крупные бляшки
Е. coli К (А)
Мелкие бляшки Бляшки отсутствуют (деталь)
Одновременное заражение в пермиссивных условиях
