Современная генетика. Том 1. - Айала Ф.
Скачать (прямая ссылка):
обнаружить легко, поскольку несущие делеции фаги содержат в головке
меньше ДНК по сравнению с нормальными, а следовательно, их ДНК
характеризуются иной плотностью, что выявляется при центрифугировании в
градиенте хлористого цезия. Такие мутации с измененной плотностью ДНК
обозначаются буквой Ь. Фаговая частица может утратить до 22% ДНК из
середины молекулы, не утрачивая способности формировать негативные
колонии. Однако фаги с такими делециями не способны к лизогении или
генетической рекомбинации, поскольку у них все же нарушены некоторые
функции.
На рис. 7.7 изображена генетическая карта, построенная по данным о
частоте рекомбинаций между мутациями, затрагивающими размножение фагов.
Замечательная особенность этой карты в том, что гены, ответственные за
осуществление родственных физиологических функций, сгруппированы вместе
(гены формирования головки, формирования хвостового отростка, гены,
ответственные за лизис). Другая важная особенность генетической карты
фага Х-это ее линейность: выделенная из фаговых частиц X ДНК имеет форму
линейных двухцепочечных молекул.
Профаг Я
Мутантные гены, содержащиеся в профаге X и встроенные в бактериальный
геном, можно картировать, используя описанные в следующих главах методы
генетики бактерий. Такие исследования показали, что профаг X встраивается
в геном Е. coli между генами gal и bio, контролирующими потребление
сахара галактозы и синтез витамина биотина соответственно.
Последовательность генов на генетической карте профага сравнивали с
соответствующей последовательностью на генетической карте фага (рис.
7.8). Они, как ни странно, не тождественны: любая из них получается из
другой посредством циклической перестановки. Это различие в
последовательности генов возникает из-за механизма, с помощью которого Х-
ДНК встраивается в бактериальную хромосому.
Линейная молекула ДНК фага X имеет комплементарные одноцепочечные концы,
состоящие из 12 нуклеотидов. После проникновения в клетку бактерии-
хозяина эти "липкие" концы сшиваются ДНК-лига-зой и образуется кольцевая
молекула. Кольцевая молекула ДНК фага X может затем встроиться в
бактериальную хромосому при участии фагового гена int, кодирующего белок,
который катализирует сайт-специ-фическую рекомбинацию между участком
прикрепления ДНК фага к хромосоме бактерии (attP) и соответствующим
бактериальным сайтом (attB или attX). При этом хромосома X разрывается в
attP-сайте, который локализован в середине генетической карты фага, и в
результате происходит изменение последовательности генов в профаге, как
это показано на рис. 7.8.
После внедрения в бактериальную хромосому все гены X, кроме двух,
перестают работать (инактивируются) и оказываются под контро-
7. Геном вируса
209
Рис. 7.8. Карты вирулентного фага и профага X: показаны механизм
интеграции кольцевого генома X в хромосому хозяина. Сайт attP обозначен
символом POP', а сайт attB- символом ВОВ'.
ДНК фага X
Хромосома
Е. coli
а ИР
I Р2Г' N -<о>-
т, т -липкие концы
gal ВОР' N
int
+
xis
Rm'mA
Китатнплоаииоа ГТНк1 пплАяга
] РОВ' fri0
^Лалллллллллллл
лем репрессора-белка, кодируемого геном cl. Наличие репрессора создает у
Е. coli (к) иммунитет к инфицированию другими фагами X. Профаг X
реплицируется как часть родительской хромосомы и наследуется дочерними
клетками. В популяции лизогенных бактерий примерно 1 из 106 клеток в
каждом поколении вследствие спонтанной индукции профага лизируется и
освобождает многочисленное потомство фагов X (рис. 7.6). Такая
способность бактериальной культуры с профагом спонтанно продуцировать фаг
объясняет происхождение термина лизо-гения. Причины спонтанной индукции
не ясны, однако известно, что нарушение способности клетки-хозяина
реплицировать собственную ДНК может вызвать индукцию. Так, например,
ультрафиолетовое облучение индуцирует большинство содержащих профаг
клеток культуры. Описаны температурочувствительные мутации с/-гена,
вызывающие индукцию при повышенной температуре. Эти мутации дают удобный
экспериментальный метод изучения последовательных этапов индукции. Первое
событие, связанное с индукцией,- выход профага из хромосомы. Механизм
этого процесса аналогичен механизму включения профага. Выход из хромосомы
контролируется двумя генами фага X, int и xis; результатом является
образование кольцевого генома X, который начинает реплицироваться
посредством 0-механизма и продуцирует множество дочерних геномов.
Впоследствии механизм репликации ДНК меняется на ст-тип. Образующиеся при
этом линейные геномы фага инкапсулируются в белковую головку (см. гл. 4).
Профаг X почти всегда вырезается из хромосомы бактерии точно по своим
границам, образуя кольцевую форму интактного генома X. Иногда, однако,
вырезание происходит неточно, что приводит к образованию кольцевой
молекулы ДНК, в которой один из концевых участков генома профага утрачен,
а вместо него включен участок хромосомы Е. coli, смежный с другим концом
