Biokhimia_T3_Strayer_L_1984 (1123304), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Исследуясодержание 32Р и 35S в осадке и надосадочной фракции, определяли локализациюфаговой ДНК и белка оболочки. В результатебылиполученыследующиеданные.1. Большая часть фаговой ДНК обнаруживалась в бактериях.2. Большая часть фагового белка обнаруживалась в надосадочной фракции.3. Обработка в гомогенизаторе почти невлияет на способность зараженных бактерий продуцировать вирусное потомство.Дополнительные эксперименты показали, что менее 1% 35S было перенесено изродительских фаговых частиц фаговомупотомству; 30% родительской 32Р-метки,наоборот, обнаруживалось в потомстве.Эти простые, убедительные экспериментыпоказали, что фаг Т2 можно физическиразделить на генетическую и негенетическую части...
Серусодержащий белок покоящихся фаговых частиц содержитсятолько в защитной оболочке, котораяобеспечивает прикрепление фаговой частицы к бактериальной клетке и функционирует в качестве приспособления для введения фаговой ДНК в клетку. Этот белок,возможно, не несет никакой функции, необ24. ДНК: генетическая роль,структура и репликация9В течение последних двух лет, вначале с Мак-Леодом, а в настоящее время с д-ром Мак-Карти, я пытаюсь выяснить, какова химическая природа того вещества в бактериальных экстрактах, которое вызывает это специфическое изменение. В неочищенном экстракте бактерий типаIII полно капсульных полисахаридов, углевода С (соматического), нуклеопротеинов, свободных нуклеиновых кислот дрожжевого и тимусного типа, липидов и других клеточных компонентов. Попробуй найти в таких сложных смесях активное начало! Попробуй выделить и химически идентифицировать именно то вещество, которое само, придя в соприкосновение с R-клетками типа II,заставляет их вырабатывать капсульный полисахарид типа III и приобрести все аристократические особенности того самого типа клеток, из которых был приготовлен экстракт! Вот это работа, полная проблем и неожиданных затруднений.
Но, ВОЗМОЖНО, мы наконец достиглисвоего....Если окажется, что мы правы - а это, разумеется, очень весомое «если»,- тогда можно считать, что нам известна и химическая природа индуцирующего начала, и химическая структуравещества, которое в результате образуется. Первое - это тимусная нуклеиновая кислота, второе - полисахарид типа III. Оба они впоследствии воспроизводятся в дочерних клетках, и через бесчисленное множество переносов без повторного добавления индуцирующего агента можно выделить то же самое активное и специфичное трансформирующее начало в количестве, значительнопревышающем то, которое было использовано в самом начале для индуцирования реакции. Этонапоминает вирус. Возможно, это - ген. Но механизм явления меня сейчас не интересует. Всемусвое время, и первым шагом должно быть выяснение химической природы трансформирующегоначала.
Остальные вопросы пусть решает кто-нибудь еще. Конечно, с каждым шагом работаобрастает трудностями. Она затрагивает биохимию нуклеиновых кислот тимусного типа, которые, как известно, составляют основную часть хромосом, но которые до сих пор считалисходными независимо от их происхождения.
Она затрагивает генетику, энзимологию, клеточныйметаболизм и синтез углеводов. Но сегодня, только располагая множеством надежно обоснованных данных, можно убедить кого бы то ни было в том, что натриевая соль дезоксирибознойнуклеиновой кислоты, свободная от белка, могла бы обладать специфической биологической активностью.
Именно такие данные мы и пытаемся теперь получить. Тут хватает всяких веселеньких неожиданностей, чтобы пойти на дно, но разумнее справиться с ними самому, преждечем кто-нибудь другой попытается это сделать.Рис. 24.4.Из письма Освальда Эйверибрату Рою, написанного в мае1943 г. (Из статьи HotchkissR. D.
In: Phage and the Origin ofMolecular Biology, J. Cairns,S. Stent, eds., Cold SpringHarbor Laboratory, 1966, pp.185-186.)ходимой для роста фаговых частиц внутриклетки. ДНК же выполняет какую-то функцию в размножении фага. Представленныеэксперименты не позволяют сделать болеедалеко идущие выводы относительно химической природы наблюдаемых явлений».Осторожный тон этого вывода не должен умалять его значения.
Вскоре генетическая роль ДНК стала общепризнанной.Эксперименты Херши и Чейз убедительноподтвердили факты, открытые восемью годами раньше Эйвери, Мак-Леодом и МакКарти на другой системе. Дополнительныедоказательства были получены при исследовании содержания ДНК в отдельныхклетках.
Они показали, что для данноговида содержание ДНК одинаково во всех10Часть IV.Информацияклетках с диплоидным набором хромосом.Гаплоидные клетки имеют вполовину меньше ДНК.24.3. Гены некоторых вирусов состоятиз РНКГены всех прокариотических и эукариотических организмов построены из ДНК,гены вирусов - из ДНК или из РНК. Вирустабачной мозаики, заражающий листьяРис. 24.5.Схема бактериофага Т2, вводящего свою ДНК в бактериальнуюклетку.(Wood W.B.,Edgar R.S., Building a BacterialVirus, Scientific American.
Inc.,1967.)растений табака,- один из наиболее изученных РНК-содержащих вирусов. Онобразован одной молекулой РНК, окруженной белковой оболочкой из 2130 одинаковых субъединиц (обсуждение структурыи сборки вирусов см. в гл. 30). Обработаввирус фенолом, можно отделить белок отРНК. Изолированная вирусная РНК инфекционна, тогда как изолированный белок лишен инфекционности.
Использование синтетических гибридных вирусных частицеще раз показало, что генетическая специфичность вируса заключается только в егоРНК. Существует множество штаммов вируса табачной мозаики. Был получен синтетический гибридный вирус из РНКштамма 1 и белка штамма 2. Другой такойвирус был приготовлен из РНК штамма2 и белка штамма 1.
После зараженияклетки гибридным вирусом вирусное потомство всегда состояло из РНК и белка,соответствующих специфичности РНК гибридного вируса, использованного для заражения.24.4. Двойная спираль ДНК Уотсона-КрикаВ 1953 г. Джеймс Уотсон и Френсис Крик(James Watson, Francis Crick) установилитрехмерную структуру ДНК и сразу жепредложили возможный механизм ее репликации.
Это блестящее достижениестоит в ряду важнейших событий в истории биологии, так как оно открыло путьк пониманию функции гена на молекулярном уровне. Уотсон и Крик проанализировали картины дифракции рентгеновскихлучей на нити ДНК (рис. 24.6), полученныеРозалиндой Франклин и Морисом Уилкинсом (Rosalind Franklin, Maurice Wilkins),и предложили структурную модель, которая в основных своих чертах оказаласьверной.
Характерные особенности этой модели сводятся к следующему.1. Две спиральные полинуклеотидныецепи закручены вокруг общей оси. Цепинаправлены в противоположные стороны(рис. 24.7).2. Пуриновые и пиримидиновые основания расположены внутри спирали, а остатки фосфата и дезоксирибозы - снаружи(рис. 24.8). Плоскости оснований перпендикулярны оси спирали. Плоскости остатковсахара расположены почти под прямымуглом к основаниям.3. Диаметр спирали 20 А. РасстояниеМежплоскостное расстояние 3,4 АРис. 24.6.Фотография дифракции рентгеновских лучей на влажной нити ДНК (В-форма). Крест в середине картины характерен дляспиральной структуры. Интенсивные меридианальные рефлексы возникают в результате дифракции на стопке пароснований, расположенных нарасстоянии 3,4 А друг от друга.(Печатается с любезного разрешения д-ра Maurice Wilkins.)между соседними основаниями вдоль осиспирали 3,4 А, они повернуты относительно друг друга на 36°.
Таким образом, наодин виток спирали каждой из цепей приходится 10 нуклеотидов, что соответствует34 А.4. Две цепи удерживаются вместе водородными связями между парами оснований. Аденин всегда спаривается с тимином,гуанин - с цитозином (рис. 24.9 и 24.10).5. Напоследовательностьоснованийв полинуклеотидной цепи не накладывается никаких ограничений. Определенная последовательность оснований несет конкретную генетическую информацию.Важнейшее свойство двойной спирали специфичность спаривания оснований.
Исходя из стерических ограничений и способности к образованию водородных связей,Уотсон и Крик постулировали, что аденин24. ДНК: генетическая роль,структура и репликация11ФормыДНК А-форма ДНК: двухспиральная ДНК, содержащая примерно 11 остатков наодин оборот спирали. В этой правозакрученной спирали плоскости пар оснований повернуты примерно на 20° относительно перпендикуляра к оси спирали. Образуется при дегидратации В-формы ДНК.В-форма ДНК: классическая уотсон-криковская двойная спираль, содержащаяпримерно 10 остатков на один оборот спирали.
В этой правозакрученной спирали плоскости пар оснований перпендикулярны оси спирали.Z-форма ДНК: левозакрученная двухспиральная форма ДНК, содержащаяоколо 12 остатков на один оборот. Эта структура предложена АлександромРичем (Alexander Rich) и его сотрудниками на основе изучения кристаллической структуры d(CG)3.должен спариваться с тимином, а гуанин - с цитозином.
Стерические ограничения на расположение основания обуслов-лены периодическим строением спиральной структуры сахарофосфатного остоваобеих полинуклеотидных цепей. Гликозидные связи, которыми присоединяетсяк остову пара оснований, отстоят друг отдруга на расстояние 10,85 А (рис.
24.11).Парапиримидин—пуринпрекрасноукладывается в это пространство. В то жевремя для двух пуринов этого расстояниянедостаточно. Для двух пиримидинов места более чем достаточно, но они оказалисьбы слишком далеко друг от друга, чтобыобразовать водородные связи. Следова-Рис. 24.8.Рис. 24.7.12Схема модели двухспиральнойДНК. Вся структура повторяется через 34 А, что соответствует 10 остаткам в каждойцепи.Часть IV.ИнформацияСхема одной из цепей двойнойспирали ДНК (вид по оси спирали).
Основания - в данномслучае только пиримидины расположены внутри, а сахарофосфатный остов - снаружи.Отчетливо видно, что структура имеет ось симметрии десятого порядка. Основания обозначены зеленым цветом, сахара - красным.Рис. 24.9.Модель пары оснований аденин—тимин.Рис. 24.10.Модель пары основании гуанин—цитозин.Рис. 24.11.Наложение АТ-пары оснований (обозначена желтым цветом) на GС-пару (обозначенасиним цветом). Обратите внимание, что положения гликозидных связей и С'-1 атома дезоксирибозы (обозначен зеленым) в двух типах пароснований почти одинаковы.24. ДНК: генетическая роль,структура и репликация13Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
