Айала, Кайгер - Современная генетика - т.1 (947304), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Замечательная особенность этой карты в том, что гены, ответственныс за осуществление родственных физиологических функций, сгруппированы вместе (гены формирования головки, формирования хвостового отростка, гены, ответственные за лизис). Другая важная особенность генетической карты фага 7, -это ее линейность: выделенная из фаговых частиц 7 ДНК имеет форму линейных двухцепочечных молекул. Профаг А Мутантные гены, содержащиеся в профаге ). и встроенные в бактериальный геном, можно картироватгч используя описанные в следующих главах методы генетики бактерий.
Такие исследования показали, что профаг Х встраивается в геном Е. сой между генами да) и Ью, контролирующими потребление сахара галактозы и синтез витамина биотина соответственно. Последовательность генов на генетической карте профага сравнивали с соответствующей последовательностью на генетической карте фага (рис. 7.8). Они, как ни странно, не тождественны; любая из них получается из другой посредством циклической перестановки. Это различие в последовательности генов возникает из-за механизма, с помощью которого ).-ДНК встраивается в бактериальную хромосому. Линейная молекула ДНК фага ).
имеет комплементарные одноцепочечные концы, состоящие из 12 нуклеотидов. После проникновения в клетку бактерии-хозяина эти «липкиел концы ошиваются ДНК-лигазой и образуется кольцевая молекула. Кольцевая молекула ДНК фага Х может затем встроиться в бактериальную хромосому нри участии фазового гена ии, копирующего белок, который катализирует сайт-специфическую рекомбинацию между участком прикрепления ДНК фага к хромосоме бактерии (апр) и соответствующим бактериальным сайтом (апВ или аггХ). При этом хромосома Х разрывается в аггрюайте, который локализован в середине генетической карты фага, и в результате происходит изменение последовательности генов в профаге.
как это показано на рис. 7.8. После внедрения в бактериальную хромосому все гены Х, кроме двух, перестают работать (инактивируются) н оказываются под контро- 209 7. Геном вируса Рис. 7.8. Карты виру- лентного фага и про- фага )с показаны ме- ханизм интеграции кольцевого генома х в хромосому хозяина. Сайт опр обозначен символом РОР', а сайт оп — символом ВОВ'. еор РОР и ДНК фага Л л оо т -лкпкке кокам Рекомбяямыя гог Ыо Хромосома е. сон ВОВ' а'~ 1"-' РОВ' Ыо ХЫ ВОР' Н Ияеегряроааякая ДНК профага Х лем репрессора — белка, кодируемого геном сй Наличие репрессора создает у Е, сой (7) иммунитет к инфицированию другими фагами 7.
Профаг е. реплицируется как часть родительской хромосомы и наследуется дочерними клетками. В популяции лизогенных бактерий примерно 1 из 1Оа клеток в каждом поколении вследствие спонтанной индукции профага лизнруется и освобождает многочисленное потомство фагов )е (рис. 7.6). Такая способность бактериальной культуры с профагом спонтанно продуцировать фаг объясняет происхождение термина лихо. гения.
Причины спонтанной индукции пе ясны, однако известно, что нарушение способности клетки-хозяина реплицировать собственную ДНК может вызвать индукцию. Так, например, ультрафиолетовое облучение индуцирует большинство содержащих профаг клеток культуры. Описаны темлературочувствительные мутации су-гена, вызывающие индукцию прн повышенной температуре. Эти мутации дают удобный экспериментальный метод изучения последовательных этапов индукции.
Первое событие, связанное с индукцией,— выход профага из хромосомы. Механизм этого процесса аналогичен механизму включения профага. Выход из хромосомы контролируется двумя генами фага Х, йп и ХЬ; результатом является образование кольцевого генома Х, который начинает реплицироваться посредством 0-механизма и продуцирует множество дочерних геномов. Впоследствии механизм репликации ДНК меняется на ех-тнп. Образующиеся прн этом линейные геномы фага инкапсулируются в белковую головку (см. гл.
4). Профаг ). почти всеада вырезается из хромосомы бактерии точно по своим границам, образуя кольцевую форму интактного генома я.. Иногда, однако, вырезание происходит неточно, что приводит к образованию кольцевой молекулы ДНК, в которой один из концевых участков 2енома профага утрачен, а вместо него включен участок хромосомы Е. со(1, смежный с другим концом генома профага (рис. 7.9). Такие гибридные молекулы могут продуцировать новые жизнеспособные фа- !4 — 5255 Организация и передача генетического материала Хе) ВОР' Ь! яя 1 РОВ' ВОР' Ф Хаг ВОР я 1 Роны, Рис. 7УК Образование трансдупируюших фатов Ада! в евно в результате неточного вырезания профага нз хоомосомы бактериальной клетки. говые частицы лишь в том случае, если не утрачены какие-либо существенные гены генома 7.
Те молекулы, в которые попадает ген Ь1о Е. сой (7 Ь!о), жизнеспособны, так как в них обычно отсутствуют лишь несущественные гены между апР и геном !ч'. Напротив, молекулы. в которые попадает ген да! Е сой обычно неполноценны в результате утраты существенных генов, локализованных между апР и левым концом хромосомы.
Если какие-либо существенные гены утрачены и фаг не способен формировать негативные колонии, его называют дефектным и в название такого фага вносится буква а: Мда!. Фаги Яда! или ИЬ!о (в случае, если утрачен существенный ген Ж) способны размножаться в присутствии нормального фага л, компенсирующего функции, нарушенные у этих фагов. Фаги )г!да! н МЬ(о легко выявить благодаря их способности трансдуцировать гены да(~ и Ь!о' в да! - или Ьюбактерии. Эти трансдуцирующие фаги также могут лизогенизировать клетки Е. сой (Яда!). Размер замешенного участка в геноме ). конкрепгых фаговых штаммов Мда! или М!о можно оценить с помощью комплементациониого и рекомбинационного тестов.
Например, фаг Яда! можно испытывать на способность либо образовывать рекомбинанты дикого типа в скрещиваниях со множеством различных мутантных линий фага, либо комплементировать с известными мутантами при смешанном инфицировании. В табл. 7.5 представлены данные о наличии или отсутствии рекомбинантов дикого типа прн скрещивании нескольких фагов Ода! с носителями определенных зиз-мутаций в различных цистронах.
Если в данном штамме Мда! отсутствует соответствующий геп дикого типа, то рекомбинанты дикого типа не образуются, Эти данные позволяют определить положение левого конца, встроенного в геном ) участка гена да1 относительно мутаций зиз на генетической карте, ках это изображено на 7. Геном вируса Таблица 7.5. Рекомбннация между Хдда! и кит-мутациями в цистронах левого плеча фага Х Х Адой Х Ада!2 Х Адой Х Ада!4 Х Ада!5 «9» наличие рекомбннкнтов дикого тяпе; « — » нх отсутствие.
По Гетрвед А. 1959. »Г!го1оау, 9, 293. рис. 7.10. Правый конец этого участка всегда совпадает с сайтом интеграции пир. После того как получен набор Мда! фагов с картированными левымн концами, уже легко оказывается определить положение неизвестных точечных мутаций относительно этих концов: требуется лишь узнать, образуются ли ре1гомбинанты дикого типа между неизвестным мутантом и фагом соответствукнцей линии )ге!да!. Эта методика аналогична методике картирования гП-мутаций с помощью делеций (см. гл. 6). Сопоставление генетической и физической карт фага Л Данные электронной микроскопии позволяют установить точное соответствие меж21у генетической картой фага Х, построенной на основе данных о рекомбинации, и молекулой ДНК, представляю!пей собой хромосому фага ).
Для решения этой залачи используют делеции (рЬ) а нм А в «ир Хвха! ! ЛгГХа! 2 Рис. 7.10. Локализация конечных то- чек да1-замещений па генетической карте фага Х производится по нали- чию рекомбинантон дикого типа я скрещиваниях между штаммами 2Ада! с известными кид-мутантами. Изображенная карта построена по данным таблицы 7.5. Х кнкА Хкикн Л кшЕ Х кж6 Х кикН Х дик М Хвь !3 ьгха! 4 Лике! 5 Организае)ил и передача генетического материала Це ДНК (цг/с) (+ о/о+) Генотип Я Л' гттЛ Ь2' А (Ь2Ь5гттгг (Ь2Ь5гттг г ) и ЛЬ2Ь5 гтт" дагни | Комплеменеарнсе соединение цепей Ь2' сит" Ь5' Л' ЛЬ2Ь5 пити гтт" А (+ е/Ь2Ь5гттгг и замещения (Яда), ЛЬ(о), описанные в предыдущем разделе. Кроме того, оказываются полезными близкородственные «лямбдоидные» фаги (фаги 434, 82, 21), геном которых содержит некоторые гены, обшне с фагом Х, а также негомологичные фату )г области. Каждый член семейства лямбдоидных фагов синтезирует характерный лишь для него уникальный репрессор, и, следовательно, ответственные за иммунитет участки генома (пти) у них также уникальны.
Другими словами, области иммунитета в разных лямбдоидных фагах негомологичны. На рис. 7.11 схематически представлено образование гетеродуплексных молекул ДНК, в которых каждая комплементариая цепь имеет свое генетическое происхождение. Электронно-микроскопическое исследование таких гетеродуплексных молекул позволяет идентифицировать комплементарпые и некомплементарные области (рис.
7.12). Более точно можно сказать, что хорошо воспроизводимые измерения протяженности двухцепочечных участков таких гетеродуплексных молекул ДНК позволяют установить положение концевых точек делеций и добавок в таких молекулах. Соответствие между этими концевыми точками в молекуле ДНК н концами соответствующих перестроек на генетической карте можно установить, получая гетеродуплексы из одноцепочечных молекул. Рис.
7.11. Схема образования гетеродуплекса между одноцепочечными молекуламн ДНК, исходно входившими н состав двухцепо- чечных молекул, различающихся между со- бой делециями и перестройками. Геном, н котором участок тилз' заменен на пит', короче генома фага Л дикого типа; такая перестройка называется делецией Ь5. 7. Геном вируса $э,"'. -', ° е ' „", . ° Рнс. 7.12. Электронная микрофотография зете- родуплекса зда!77,. А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
