С.Г. Инге-Вечтомов - Генетика с основами селекции (1117682), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Гаплоидность продуктов гибридизации бактерий. В эксперименте Дж. Ледерберга и Е. Тэйтума могли быть учтены диплоидные гибриды или гаплоидные рекомбинанты. Чтобы решить эту дилемму, в скрещиваемые штаммы ввели еще одно различие: устой- тоо чивость (Ч') — чувствительность ( Ч*) к бактериофагу (бактериальному вирусу). , Если продукты гибридизации диплоидны, то у них будет наблюдаться одна и та же реакция на бактериофаг: все они будут устойчивы либо чувствительны, либо обладать каким-то промежуточным уровнем устойчивости в соответствии с законом единообразия гибридов Рь В действительности среди прототрофных колоний (продуктов гибридизации) Зб у,' были устойчивы, а 64,4— чувствительны к бактериофагу. Следовательно, в эксперименте учитывали гаплоидных рекомбинантов, а диплоидная стадия отсутствовала или была очень кратковременна.
Перенос генетического материала от донора к реципиенту. В 1952 г. У. Хейс провел реципрокные скрещивания между штаммами Е. сой, устойчивыми и чувствительными к стрептомицину (3(г' и 3!г'): 1 5(г' гЫ !еи !Ы + + Х ЯЫ + + + Ыо те! П Зп' гйг!еи Ий ++ Х ЗЫ +++ Ыо те! с Для учета рекомбинантов смесь клеток высе(али на две среды: со стрептомицином и без него. При первом скрещивании рекомбинанты появились только на среде без стрептомицина, а при втором — как на среде со стрептомицином, так и без стрептомицина. Следовательно, для образования рекомбинантов необходимо сохранение клеток родителя: гйг !еи (й! ++, которого обозначили как женский (Р ), а штамм +++ Ыо те! — как мужской (Е+).
Рекомбинация происходит в клетках р — рецилиентах, а клетки Г+ — доноры — передают генетический материал в клетки Г . В !958 г. Т. Андерсон доказал это прямым методом, скрещивая клетки, различавшиеся морфологически. Клетки Г круглые, а Г~ — продолговатые, благодаря чему контакт между ними можно наблюдать в микроскоп (рис.
9.2). Кроме того, изолируя клетки после конаюгации, удалось показать, что только в потомстве бактерий Р' появляются рекомбинанты. Контроль половой дифференцировки. Эписомы и плаза(иды. Оказалось, что среди штаммов Е. сой' существует разнообразие по частоте образования рекомбинантов при скрещивании. 1. При совместной инкубации любых двух штаммов Г рекомбинанты не образуются. 2. При скрещивании Г" и Е образуются рекомбинанты с частотой около 1 10 ' — 1. 1О' '. При этом около 900г,' клеток Г за ! ч превращаются в клетки г" . Следовательно, Е-фактор имеет инфекционную природу.
Он относится к категории ллазмид — нехромосомных генетических детерминант. 3. В комбинации Е" Хйч рекомбинанты образуются с частотой 1- !О' ' и реже. В действительности эти события отражают переход Р в Е с последующей конъюгацией между клетками Г~ и Г". 4. Обнаружены также штаммы, которые при скрещивании с Г образуют до 1 ° 10 ' рекомбинантов. При этом клетки Р не зо! РИЕ.
9аь КОИЪЮГааИя МЕжду КЛЕтКаМИ Рт (Н(à — ОРОЛаКГОаатая) И Р (круглая) Е. гоа (оо Г. Цтеиту и Р, Келииаару, 1981) заражаются Е-фактором. Такие высокоэффективные доноры названы Н)г (от англ. )Ня)) Гге()пенсу гесошЬ)па(юп — высокая частота рекомбинации). Оказалось, что клетки Е могут превращаться в клетки Ну«и обратно. В дальнейшем в большинстве экспериментов по конъюгации бактерий использовали доноры Нуг. Способность быть донором если и передается реципиенту при конъюгации со штаммом Н)г, то очень редко. В этом случае почти все рекомбинанты сохраняют свойства Е, На основании этих данных было сделано заключение, что Е-фактор может объединяться с хромосомой Е. сой, интегрировать с ней.
Таким образом, Е-фактор может существовать в двух состояниях: автономном и интегрированном. Такие генетические детерминанты получили наименование злисолг. К их числу относится 207 о ~1 й ~й и ео мв о о Ой о 8 а в (м~ 1~.,1~2 волненм9иомаб Л >2Н воменеиои х~чммавлоиаиоен ыммаивыои елолоем 3 - "о Д м .6..
со м о Рм м, ммм м ~ ФД в м и! оЯ О' м о. 4 д о е о м м и м м 1 е $е м о м мои *н м м м Е им м о. м Ф м м м й м о ( м о 203 бактериофагй, который нли реплицнруется автономно и лизирует клетки, или встраивается в геном Е.
со!1 в виде профага и реплицируется вместе с ним. Существуют эписомы, определяющие устойчивость к антибиотикам. Это Е-факторы. Они могут «собирать» несколько генов устойчивости к разным антибиотикам и переносить их инфекционным путем между штаммами и видами патогенных бактерий. )1-факторы инфекционны подобно Е-факторам. Они были открыты в 50-х годах в период увлечения антибиотиками, повлекшими за собой появление бактерий, устойчивых сразу к нескольким ингибиторам. Нехромосомные генетические детерминанты бактерий и эукариот объединяют в более широкую группу — ллазмиды. Поскольку Е-фактор и другие эписомы могут реплицироваться автономно, т. е. независимо от бактериальной хромосомы, их также называют плазмидами.
Перенос генов при конъюгации. Маркеры донора передаются реципиенту в определенном последовательности с убывающей вероятностью. Это указывало на ориентированный перенос генетического материала. Ф. Жакоб и Е. Вольман в 1961 г. провели эксперименты по прерыванию конъюгации у Е. сой. Они смешивали клетки Р и Нгг при 37 'С в жидкой среде. Через равные интервалы времени они отбирали пробы и встряхивали их в гомогенизаторе при 4 'С, тем самым прерывая конъюгацию, Затем высевали на среду для учета рекомбинантов по различным маркерам. Первые 8 мин рекомбинантов вообще не было, а зачем они стали появляться в характерные для каждого типа рекомбинантов временные интервалы (рис.
9. 3) . С тех пор этот метод получил широкое распространение, и расстояния на генетической карте Е. сой измеряются в минутах. Кольцевая структура генома. Оказалось, что различные штаммы Н)г переносят гены в клетки-реципиенты в неодинаковой последовательности. Сопоставление этих последовательностей показало, что все они согласуются с единой круговой генетической картой. Кольцевая структура генома Е.
соД была подтверждена в исследованиях Дж. Кэйрнса, получившего радиоавтографы ее реплицирующейся хромосомы (рис. 9.4). Единая кольцевая молекула генома Е. со11 содержит около 4000 тыс. п. н. Она может дополнительно включать Е-фактор, имеющий кольцевую форму и состоящий из 60 тыс. п. н., а также другие плазмиды, профаги и иные необязательные элементы.
Интеграция может происходить в разных точках. Тем самым определяется начало и направление передачи генов у разных штаммов Н1г (рис. 9.5). Весь геном Е. сой переносится при коньюгации при 37'С за 100 мин, однако это осуществляется очень редко. Известно несколько штаммов Нгг, способных на это. Они называются также иН)г (от англ. чегу Ь)кЬ 1гецпепсу гесошМпайоп — очень высокая частота рекомбинации). Только в результа- рнс. 9.4. Радиоавтографическое иэображение реплнцнрующейся хромосомы Е.
сглг', полученное дж. Кайрнсом гггп Г. Стенту, 1974) Видны дае вилки репликвции, Лвижущяесв в противополоявых напра». пениях. Справа вверху — графическая реконструкция те переноса всей хромосомы клетки-реципиенты приобретают сВойства донора. Репликация при конъюгации. Взаимоотношения г'-эписомы и бактериальной хромосомы можно представить следующим образом. В клетках г отсутствует г"-фактор. Клетки Гг, в результате потери г'-фактора становятся клетками Е . Перенос г'-фактора в клетки г превращает их в клетки г"т. Возможна интеграция г"-фактора с бактериальной хромосомой, н тогда при конъюгации она переносится в г -реципиенты. У штаммов Н1г г'-фактор интегрирован с хромосомой, г"-фактор — представитель более широкого класса коньюгагивных ллаздеид, обнаруженных у разных бактерий, способных мобилизовать хромосому при конъюгации и передавать ее реципиентам.
205 ь о над д в, ч е чмь Зо,ь та сум С лес А Отл д/у А р„ус ртв ~ ол ен рал слет 0 рю А ть с с та й - о та Рис. 9.5. Генетическая карта Е. сов (Г. Стент и Р, Кэлиндар, 1рв1 > Стрелки на внутреннем кольце — точки ннтетрвцнн !'-фактора л направление церенова кромосомм Присутствие Р-фактора определяет образование на клетках Е.
соб половых ворсинок, или лилей, выполняющих активные функции при конъюгации. Они есть у Р т и у Оуд но не у клеток 7У . Именно на зтнх половых ворсинках адсорбируются бактериофаги, специфичные к мужским клеткам, или мужские бактериофаги. Это РНК-содержащие фаги; й.17, МК2, Он, 12, а также фаги с одноцепочечной ДНК: Ы, П, М13. Половые пили, по-видимому, необходимы для удержания коныогирующих бактерий. Обычно автономный Е-фактор при размножении бактерий реплицируется, подобно бактериальной хромосоме (см. рис.
9.4), образуя О-образные фигуры в качестве промелсуточного продукта репликации. Установление конъюгационного контакта между клетками, возможно, служит сигналом для активации или синтеза ферментов, участвующих в переносе ДНК, в частности ферментов, разрывающих одну нить в ДНК г"-фактора. Однонитевой разрыв отмечается в точке, отличной от обычной точки инициации репликации Р-фактора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
