Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
i •.
1. *
у
< I Рио. 9-11. Радиоавтограф нескольких хроыо-
сом фага Т2- [С любезного разрешения д-рв I - Кэрнса.) Общая длина каждой хромосомы I
52 мкм
ДНК содержат информацию, соответствующую нескольким генам Наиболее точные и достоверные определения молекулярпых весов ДНК получены для образцов, выделенных из вирусов.
В этом случае не имеет значения, относительно много ичи мало ДНК содержит вирусная частица, каждая содержит тотько одну молекулу ДНК. Например, вся ДНК небольшого вируса SV-40 нредставлеиа в виде единственной молекулы с мол весом 3 >10°, тогда как молекула ДНК крупного бактериального вируса Т2 имеет мол. вес 1,2-10е (рис 9-11) В этих случаях мы должпы отождествить вирусные хромосомы (но не гены) с единственной молекулой: ДНК То же самое справедливо в отношении единственной хромосомы кштки Е. coli; ею является молекула ДНК с мол. весом ~2 • 10е Длина этой молекулы ДНК в вытяпутом виде составляет ночти миллиметр. Сколько молекул ДНК содержится в отдельных хромосомах высших растекки н животных, точно не известно, хотя и в этом случае имеются косвенные указания на то, что их число всегда равно единице Как бы то и и было, некоторые молекулы ДНК ка несколько порядков превосходит по размеру любую другую биологи ческую молекулу.
КОЛЬЦЕВЫЕ И ЛИНЕИНЫЕ МОЛЕКУЛЫ ДНК
Ранние данные, полученные главным образом методами радиоавтографии и электронной микроскопии, свидетельствовали о том, что все молекулы ДНК линейны п имеют два конца Однако, когда оказалось возможным увидеть недеградированныо молекулы ДНК, было обнаружено, что многие из них имеют кольцевую форму Например, хромосома вируса SV-40 находится в частице в виде двухценочечного кольца, и, как уже уиоми калось, пекоторые одноцепочечные молекулы ДНК (из фага фХ.174) также имеют форму кольца Кольцевую форму имеют не только маленькие молекулы ДНК, но и большинство (если не все) бактериальных хро мосом
Кольцевые молекулы ДНК часто закручены сами на себн и образуют супервитки (рис. 9-12). Такие супервитки — результат изменения среднего числа пар оснований, приходящихся па один виток двойной спирали; это изменение происходит в результате удаления белковых компонентов хромосом при выделении чистой ДНК Абсолютное число витков ие может измениться, так как нуклеотиды в перекрученных между собой цепях связапы вместе ковалентными связями Любое изменение числа пар основании на виток спирани должно бить скомпенсировано образо вапием супервитка в противоположном направлении Тот факт, что практически все очпщенпые кольцевые ДНК содержат отрицательные супервитки, нозволнет предположить, что в процессе репликации ДНК все они покрыты белком Вместе с тем некоторые кольцевые ДНК не обра зугот сунерспирализованпых форм, однано это не противоречит выска-чаппой гипотезе Все такие простые кольца содержат в полипуклеотидиой цепи одип нлп несколько разрывов, которые автоматически позволяют формировать двойную спираль необходимого размера без суперспирали-зации
ВЗАИОДОПРЕВРАЩЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ И КОЛЬЦЕВЫХ ФОРМ
Иногда молекула ДНК, которая нри выделении из вирусной частицы (например, фага Я) линейна, внутри клетки обнаруживается в кольцевой форме Следовательно, линейные и кольцевые формы молекул ДНК могут переходить друг в друга. Молекулярный механизм превращении
Рис 9-12 Различные конфирмации ДНК вируса SV-40
А. ДНК находится в комплексе с белком (минихромосома), состоящим из повторяющихся элементов упаковки. Каждый иа элементов включает упакованную двухцепочечную ДНК и белок Б. Очищенная ДНК принимает суперспнрализованиую конформацию. В. При внесении в одну из ценен одного разрыва ДНК релаксирует. Г. Вид мынихромосомы п электронном микроскопе Обратите внимание, что
она не находится п сунерспиралиаоюаннон конформации (Germond et al , Ргос Nat Acad- Sci, USA, 72, 1975).
Д. Электронная микрофотография кова тепиш замкнуто в суисрспнра л иаованнои ДНК (С любезного разрешения д-ра Дэкиелла) Е. Электронная микрофотографии релаксированнон формы ДНК, сбраеоваитпейся при мягкой обработке нуклеазой. (С любезного разрешения д-ра Дэниелла.)
кольцевой ДНК в лынейпую и обратно показак на рис 9-13- Специфический фермент (или ферменты) вносит в замкнутую кольцсв\ ю молекулу два разрыва- один—в ( + )-, а другой — в (—)-цеии. Поскольку яти раз ршш расположены очень близко дру1 к другу, водородные связи между ними разрушаются в результате теплового диилхенмя и кольцо раскрывается. Важно отметить, что образующаяся линейная молекула содержит одпоцетточечные концы с комилемеитарнои последовательностью основа пип (липкне концы) Поэтому впоследствии линейная молекула «ожот восстановить кольцевую конфигурацию путем спаривания основаппп .тонких концов. Когда недостающие фосфодиафпрные связи восстапавлк-ваются, снова образуется ковалентно замкнутое кольцо.
Имеготсн надежные даппые в пользу этого механизма переходов ДНК фага ?» из кольцевой в палочковидную форму и обратно. Дальше мы увидим, что при удвоекии таких ДНК с липкими концами образуются кольцевые репликативные промежуточные продукты По-видимому, пало-
