Биотехнология. Том 17 - Янулайтис А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Поиск бактерий, обладающих СХС, был проведен среди 547 штаммов Е. coli, выделенный из сточных вод. В этих опытах в качестве тестерных были использованы 23 лямбдоидных фага. В результате проведенных исследований, заключавшихся в определении эффективности посева этих фагов на исследуемых штаммах, не удалось выявить ни одной культуры, проявляющей феномен рестрикции-модификации, хотя при первичной проверке из огромного числа комбинаций фаг-бактерия (23 фа-гаХ547 штамма <12 000) литическое развитие наблюдалось только в 187 случаях. Однако, основной причиной ограничения роста фагов оказалось отсутствие их адсорбции на бактериальных клетках. Средняя вероятность как какого-либо лямбдоид-ного бактериофага из испытанной группы встретить адсорбирующий его микробный штамм в исследуемой выборке составила немногим более 2%.
Для продолжения опытов по поиску СХС была отобрана группа из 37 комбинаций фаг-бактерия (оставшихся после исключения из 284 давших адсорбцию 187 комбинаций, завершающихся литическим развитием фагов и 60, отличавшихся низким уровнем адсорбции). На отобранной группе проверялась возможность преодолеть ограничение роста при высоких множественностях инфекции. В результате этих исследований наблюдался лизис трех штаммов. Однако, как было показано, это было связано не с литическим развитием фагов, а с проявлением некоторых функций проникших в клетки молекул фаговой ДНК [16].
Таким образом, несмотря на то, что работа была проведена на многочисленной группе штаммов (всего 547) и тестерных фагов (всего 23), попытка поиска среди них культур, содержащих СХС, не увенчалась успехом. Авторами было выдвинуто предположение, что клетки обладают не одним механизмом подавления развития фагов, в том числе и отличающимися от рестрикции-модификации. Проявление этих механизмов не преодолевается множественной инфекцией и, таким образом, исключает возможность тестирования наличия СХС. Правиль-
ность этого предположения в одном случае была доказана. Для разделения гипотетических факторов ограничения развития тестерных фагов были получены рекомбинанты между Ю-тью природными культурами и лабораторным Hfr штаммом Е. coli.
В двух рекомбинантах, отобранных при скрещивании одного природного штамма с лабораторным, удалось выявить наличие СХС, которая, согласно данным перекрестного тестирования к фага на штаммах, содержащих известные системы рестрикции-модификации, функционирующие в Е. coli. и исследуемым, оказалась новой.
Из данных рассмотренной работы [16] следует, что основным фактором, препятствующим тестированию наличия СХС в исследованных штаммах Е. coli, оказалось отсутствие адсорбции тестерных фагов. Это явление распространено и в других группах микроорганизмов. Так, в аналогичной работе, проведенной И. И. Никольской-Санович с соавт. [19, 25] из 872 штаммов шигелл было отобрано 100 культур, не давших размножения бактериофагов серии ДД. Оказалось, что в 98 случаях низкая эффективность посева была обусловлена отсутствием адсорбции. Проверка двух оставшихся штаммов Sh. sonnei 311 и Sh. sonnei 47 методом перекрестного титрования позволило выявить наличие в них СХС. Последующее изу-ние энзиматических основ СХС Sh. sonnei 47 реализовалось в открытии двух рестриктаз II типа — Sso47 I и Sso47 II [18].
Отсутствие адсорбции не исчерпывает разнообразия вариантов взаимодействия бактериальных вирусов и микробных клеток. Они иллюстрируют лишь одну сторону этого явления, а именно проявление клеточных защитных механизмов, фенотипически (по критерию отсутствия роста) иммитирующих рестрикцию. Однако, существует и другой вариант взаимодействия клетка—бактериофаг, который может иммитировать отсутствие СХС. Примерами таких механизмов является синтез ингибиторов [170, 171] и метилаз [76, 137, 191, 192, 276] кодируемых фаговыми генами, защищающих вирусную ДНК от действия рестриктаз II типа.
Отсутствие СХС может иммитироваться и в тех случаях, когда ДНК тестерных фагов не содержат сайтов, узнаваемых существующей в исследуемом штамме рестриктазой. Это явление представляет собой один из вариантов эволюционных адаптивных изменений бактериальных вирусов, призванных способствовать преодолению ими барьера СХС. Действие давления отбора в данном конкретном случае выражается в статистическом достоверном уменьшении числа или даже полной элиминации в фаговой ДНК последовательностей нуклеотидов, являющихся субстратом рестриктаз, характерных для клеток-хозяев бактериального вируса [19, 141].
Рассмотренными выше примерами далеко не исчерпываются-возможные варианты взаимодействия фаг—клетка, имитирую-
щие как ограничение развития фагов, не связанное с наличием СХС, так и его отсутствие. Однако, даже этот выборочный материал убеждает в том, что выявление СХС в природных штаммах биологическими методами сопряжено с исследованием систем, в которых много неизвестных слагаемых (как в отношении клетки, так и в отношении фага), препятствующих достижению поставленной цели. Эту задачу можно попытаться упростить путем перевода (используя генетические методы) предполагаемых СХС из природных штаммов в лабораторные, хорошо изученные в отношении взаимодействия с тестерными фагами. Напомним, что использование именно этого приема позволило М. К. Крылову и А. Т. Карапетян [16] выявить СХС в рекомбинантах природного и лабораторного штаммов. Однако, из-за низкой частоты скрещивания таких пар культур указанный «обходный маневр» является малоприемлемым для широкомасштабного поиска СХС.
