Каппуччинелли - Подвижность живых клеток - 1982 (947289), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Химическая структура флагеллина специфична для каждого штамма бактерий, и антитела, выработанные против "одного бактериального штамма, не дают реакции преципитации с флагеллином из других штаммов; это позволяет использовать антигенные свойства жгутиков для классификации бактерий. Чтобы понять, как связаны молекулярное строение, форма и антигенные свой.
ства жгутика, определили аминокислотную последовательность флагеллинов из некоторых бактерий 131, 76); однако эти исследования пока ие решили эту проблему. Как и предполагали, молекулярная масса флагеллиновых субъединиц у разных бактерий различна; так у Е. пой она равна 54000 и не превышает 40000 у некоторых других видов. Методом оптической дифракции на электронно-микроскопических негативах показано, что жгутик представляет собой полый цилиндр; стенка цилиндра образована одиннадцатью продольными рядами флагеллиновых субъединиц 178).
Каждая субъединица смещена в своем ряду на некоторый угол относительно продольной оси, благодаря чему возникает та или иная спиральная структура (волнообразная форма) жгутика; величины этих углов могут быть различны в спиральных структурах различных типов. Биохимические исследования области крюка н базального тела вначале осложнялись тем, что эти структуры составляют только около 2о7о массы интактного жгутика, из-за чего было трудно набрать достаточное для работы количество материала. Затем, однако, у Е.
сой, а также у Еа1топейа были обнаружены два типа мутантных штаммов, из которых у одного интактные базальные структуры не имели филаментов 11781, а у другого ненормально увеличенные поликрюковые структуры содержали значительное количество белка. В первом случае базальные тела можно получить из изолированных мембран, просто лизируя их детергентом, а во втором случае поликрюковые структуры легко отделить от клеток и очистить.
Методом электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия этот материал можно разделить на полипептиды и исследовать их далее по отдельности, Как показали такие исследования, крюк построен, по-видимому, из одинаковых субъединиц, содержащих только один полипептид„у Е. сой и Яа1гпоггнйа субъединицы имеют одинаковую мол. массу — 42000, а у В. зиЬИгз — 30000. Базальное тело, как можно предполагать, судя по его ультраструктуре, и в химическом отношении устроено значительно более сложно. У Е.
сой в базальном теле обнаружены по меньшей мере 9 различных полицептидов с мол. массами от 9000 до 60000 (табл. 2.1); кроме того, еще 3 более слабо связанных компонента, по-види- 19 18 2. Подвижность прокариотических организмов 2.
Подвижность прокариотичесних организмов мому, теряются в процессе очистки (651 Вазальные структуры грамположительных бактерий изучены гораздо хуже,, однако можно предполагать, что они устроены не так сложно. Таблица 2.1 Белки и полипептидм жгутика Е. сон (нз (136)) Лоиалииации Коииоиоит Лак 71а, область 1 То же Не определен То же Филамент Крюк Базальное тело То же 64 000 (флагеллин) 42 000 60 000 39 000 31 000 27 000 20 000 18 000 13 000 11 000 9 000 2.3. Регуляция синтеза и сборки бактериального жгутика Структура и сборка бактериального жгутика регулируются с помощью набора генов, которые определены и изучены, особенно у Е. сои 165, 135) и Еа(топе(га [ТЦ. Кроме того, имеются также гены, которые участвуют в контролировании активности жгутика и переориентации движдния клетки в ответ на физико-химические стимулы.
В следующем разделе мы рассмотрим пути генетической регуляции структуры жгутика, а также механизмы управления синтезом и сборкой субструктур жгутика. Исследование всей цепи генетических регуляторных процессов еще не завершено, однако отдельные ее звенья уже удалось выяснить, и это будет способствовать решению проблемы в целом.
2.3.1. Жгутиковые гены у Е. сой Гены, связанные с жгутиковой подвижностью Е. сои (и других микроорганизмов), можно разделить на три группы в зависимости от их функций. Первая группа включает гены )'1а и Йад', все конечные продукты которых имеют отношение только к структуре жгутика: клетки с одним (или более) дефектным геном (га (1(а —- мутанты) не способны построить нормальный жгутик. Вторая группа — это гены пго1, которые отвечают за вращательные движения жгутика. Мо(--клетки имеют филаменты с нормальной структурой, которые не могут двигаться. Третья группа — гены сйе, назначение которых — обдспечить соответствующую направленность движения клетки в ответ на различные стимулы (таксис). Сйе--клетки не способны к хемотаксису и не могут двигаться направленно.
Для всех этих генов (их около 30) выяснена их локализация на генетической карте хромосомы Е. сои и большинство генных продуктов идентифицировано (см. рис. 2.5). В данном разделе нас в основном интересует функциональная организация генов 1(а и Йад, однако мы рассмотрим и более общие вопросы — о построении генетической карты и идентификации генных продуктов— для всех трех групп генов. Роль продуктов генов гпо1 и сгге будет обсуждаться в разделах, посвященных функции бактериальных жгутиков и регуляции клеточного движения. Если локализацию генов в бактериальной хромосоме установили с помощью стандартных генетических методов, то для идентификации генных продуктов потребовался более изощренный метод — метод клонирования генов.
Например, фрагменты генома Е. сог(, несущие жгутиковые гены, включали либо в фаг Х, либо в колициногенный (Со() фактор и в таком виде вводили в клетки, способные воспроизводить только приобретенный геном. Под действием жгутиковых генов, введенных в пермиссивные клетки, синтезнровались соответствующе полипептиды, которые изолировали и разделял~ с по мощью метода двумерного гель-электрофореза; полу~~~- ную электрофореграмму сопоставляли с электрофоре- 20 2. П .
Подвижность прокариотических их организмов 2 Подвижность прокариотических организмов 21 в» 0- Осааа, Звааа зьооо свес с ло сзе г - глааа 'ь т-Оооо ые в ззоао а к ааааа о. в с ооо.ааааа в зс-сзооо сае А -твааа,взоао м в ззаоо оо О»в и. с и а Ие Е »С А — 610 | Ш и» и А с(»ст ° Р а~ Рис. 2.6.
Лок ализацня на генетической карте Е. со1» генов, лттрстющих жгутнковую активн . Об полат сти П!. П тносятся к области 11; остальные — к облаона изве т ) ратин каждого гена казан у а молекулярная масса (если у щ генного продукта. Стрелками с на) соответствую его ру . ~~ы " направлен"е трзнскрип сотранскрибн еиые ге ь граммой полипепти ов д из очищенных жгутиковых структур, и это позволило выяснить, какие гены каждую из ст кт ру ур. Было показано, что ген йад кодигены кодируют рует флагеллин, ген |1аК вЂ” субъединицы к остальные гены г ппы ницы крюка, а все тела, Кроме того, и 1 группы 11а коли~уют белки базального прессии д гих ж т родукт гена 1а1 необходим для эксру гу иковых генов.
Шесть жгутиковых генов та!а локализованы в области 1 хромосомы Е. находятся на ка т Ы | СО!И р е между генами йа1 и 1гр. Остальные гены 11а находятся в областях П и П1 нгнср и зп .0 х и между генами р вместе с генами сйе и пто1 (рис. 2,5). О том, как е ли нов, известно очень н р гу ируется экспрессия жгутиковых геподдерживают п е ь немногое.
Некоторые наблюдения ного из гднов 1а сл ж р дставление о том, что репликация одтальных генов. ужит триггером для экспрессии осов. Так, например, продукт гена 11аУ необходим для репликации ряда оперонов групп 11а — Йад, пто1 и сйе. Однако другие подобные активаторы пока еще не идентифицированы 1135]. Синтез жгутиковых органелл контролируется факторами окружающей среды, такими, как температура, и управляется катаболитами: он угнетается глюкозой и рядом других катаболитов и стимулируется сАМР 17, 39). Этот факт не относится к числу неожиданных, так как в других бактериальных системах метаболизма сАМР действует как неспецифический генный активатор, снимающий так называемую катаболнтную репрессию!110).
Все полученные к настоящему времени данные указывают на то, что действве сАМР обусловлено образованием комплекса между сАМР и соответствующим белком-рецептором. Этот комплекс, по-видимому, связывается с жгутиковыми генами и активирует их репликацию. Центр связывания известен под названием центра, определяющего жгутиковый синтез (на рис. 2.5 обозначен с16 — сопз111и1)уе 11аде!!аг зуп1)тез)з). На карте он расположен вблизи гена 11а $, а возможно, входит в его состав. Процессы сборки и роста филамента бактериального жгутика выяснены достаточно детально, Рост начинается с дистального конца крюка, к нему прикрепляются рай»сама ) )со 17 РНК лоламера о 1 =О мРНК Ь" м~йо а лал а'л й е ойуллр»ий Чала»»алас» Рис.
2.6. Схема сборки жгутика Геи )тая специфической ыРЫК, которая управляет Флагеллииовые субъединнцы по центральной к фронту роста жгутика, где встраиваются в траискрибируется иа синтезом флагеллина. полости направляются фнлаыеит. 2. По движиость прокариотичесних организмов первые флагеллиновые субъединицы, которые затем служат основой для сборки волнообразно изогнуто го полого др . етодом электронно-микроскопической радиоавтографии с использованием радиоактивного лейцина п тем п исое и было показано, что у В. зибибз филаменты удли линяются у р единения субъединиц к их дистальным кону ше всего с экспериментальными данными согласуется следующая гипотеза: флагеллиновые субьединицы синтезируются в теле клетки и затем транспортируются к точке роста через центральную полость (канал) филамента (рис. 2.6).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
