Математическая биофизика клетки - Иваницкий Г.Р.
Скачать (прямая ссылка):
Для того чтобы увидеть, какова внутренняя структура растянутого хвоста бактериофага и как она изменяется при сокращении чехла, нам пришлось отказаться от фагов группы Т, так как они имеют короткий хвост и при сокращении чехла дифракционное изображение не позволяет определить параметры симметрии отростка и перейти на фаг группы Н. Он паразитирует на бакте-
риях Bacillus niycoides и имеет отросток почти в два раза длиннее, чем фаг группы Т. Что касается сокращенной структуры чехлов фагов группы Т. то в этом отношении значительный интерес представляет работа [14], посвященная трехмерной реконструкции сокращенного отростка бактериофага Т4. Пространственная модель сокращенного отростка получена путем комбинации результатов трехмерного восстановления поличехлов и изображения сокращенной формы базальной пластинки. И хотя близость структуры сокращенных чехлов и поличехлов выглядела достаточно убедительно, существующее функциональное различие в способах формирования этих структур оставляло открытым вопрос об их полной структурной идентичности. Кроме того, не совсем ясна структурная организация центральной зоны сечепий сокращенного отростка. Поэтому чрезвычайно полезной была трехмерная реконструкция растянутого и сокращенного отростков бактериофага Н-17 Bacillus mycoides [15, 16]. Сначала рассмотрим пространственную организацию растянутого отростка бактериофага Н-17 [151.
Модель структуры растянутого отростка
бактериофага
Структура растянутого отростка бактериофага Н-17 в какой-то степени напоминает форму растянутых отростков Т-четных фагов [17—18]. Контрастирование препаратов фага проводилось
0,5%-ным раствором уранилацетата. Съемка осуществлялась на микроскопе .ТЕМ-7 с увеличением 50 ООО (рис. 107, а).
Для отбора качественных электронно-микроскопических изображений и точной оценки параметров спирали отростка фага Н-17 было проведено исследование оптических дифракционных картин с нескольких десятков снимков на оптическом дифрактометре. Характерные особенности дифракционных картин растянутого отростка — наличие четкого меридианального рефлекса, зеркальной симметрии относительно меридиана и двух наиболее сильных слоевых линий, расположенных примерно на 73 и 2/;i расстояния от меридианального рефлекса до экватора.
По положению характерных рефлексов были определены основные параметры растянутой структуры отростка: радиус чехла г — 105 А, величина заходности N = 6, период прерывной спирали с = 664 А, толщина дисков 39 А. Нанесение на дифракционную картину обратной решетки (рис. 107, б) и системы слоевых линий позволило определить число субъединиц на период прерывной спирали (р — 17) и число оборотов непрерывной спирали на период прерывной (q = 6). Для проверки рассчитывалось распределение функций Бесселя по слоевым линиям для спирали с параметрами N = 6, р = 17, 7 = 6 (см. выражение 9.7).
Рис. 107. Структура растянутого отростка бактериофага Н-17
а — электронно-микроскопическая фотография бактериофага; б — дифракционная картина от растянутого отростка с нанесенной на нее обратной решеткой; в— одно из рассчитанных на УЦВМ сечений отростка на экране дисплея (внизу —гистограмма распределения значений оптической плотности в сечении с указанием уровня ограничения); г — модель отростка (удаленная часть позволяет увидеть внутреннюю структуру)
Электронно-микроскопическое изображение чехла оказалось эквивалентным 51 проекции элементарной асимметричной группировки. Фотометрирование электронно-микроскопического изображения отростка фага проводилось на микроденситометре при дискретном перемещении предметного столика с шагом 10 мкм и с прямоугольной щелью в плоскости изображения размером 30 X X 50 мкм.
Синтез сечений диска осуществлялся методом модифицированного обратного проектирования на квадратной сетке с шагом 6 А в пространстве объекта. Использовалась УЦВМ с оперативно?! памятью объемом 16 двенадцатиразрядных килослов.
Одно из сечений диска, сфотографированное с экрана дисплея УЦВМ, показано на рис. 107, в. Модель отростка бактериофага Н-17 показана на рис. 107, г. Она собрана из дисков, повернутых друг относительно друга на угол, равный 2щ!р рад. Каждый диск имеет центральный канал диаметром около 30 А. На расстоянии 60 А от центра диска расположены шесть спиральных каналов диаметром 20—30 А. На периферии диска расположены шестьсубъединиц, которые соединяются с центральной частью диска мостиками. Субъединица в радиальном направлении имеет размер около 40 А, а в тангенциальном — около 80 А.
Модель структуры сокращенного отростка
бактериофага
Сложности в исследовании сокращенных форм отростков бактериофагов обычно связываются со значительными вариациями в структуре за счет ее деформации. Это проявляется в первую очередь в плохом качестве картин оптической дифракции, которую они дают. С сокращенного отростка фага Н-17 были отобраны четкие дифракционные картины, позволяющие установить основные параметры структуры. В процессе сокращения растянутый отросток претерпевает значительные изменения.
