Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Примером такого дефектного вируса может служить колифаг Mg, образующийся-при замене около lU хромосомы фага К на галактозный оперон Е. coli. Он сохраняет способность проникать в заражаемую клетку и включаться .в ее хромосому, но способность лизировать утрачивает. При заражении этим вирусом происходит включение в хромосому не только вирусной ДНК, но и фрагмента хромосомы, «прихваченного» из предыдущей клетки. В этом и состоит трансдукция. Схема молекулярного механизма трансдукции представлена на рис. 35. Перед выходом трансду-цирующего провируса, из хромосомы образуется петля, в которой наряду с большей частью вирусной ДНК оказывается и часть ДНК хозяина. Отделяясь от хромосомы, петля замыкается в кольцевую молекулу ДНК. При заражении следующей клетки кольцевая ДНК контактирует с хромосомой в области, где содержатся аналогичные переносимым гены, и после разрывов в близких точках происходит перекрестное соединение нитей ДНК с включением дополнительной порции генетического материала. Следует подчеркнуть, что на заключительной стадии трансдукции происходит не обмен, а именно некоторое дополнение хромосомы в клетке-реципиенте. Это доказывает и генетический анализ, демонстрирующий, например, возможность включения дополнительного! gal-
Полноценный фаг
Дефектный фаг с фрагментом гфокоевмы хозяина (Г) '
Сохранение дополнительного гена и профага
Элиминация -профага с сохранением
дблолнител'ь-
нбго гена
Рис. 35. Схема трансдукции (Г' — ген реципиента, аналогичный гену Г
донора).
оперона фагом Mg в хромосому кишечной палочки. Этим транс-дукция отличается от рекомбинации у вирусов и у высших организмов, от сексдукции у бактерий и даже от трансформации. В последующем дефектный провирус может выйти из состава хромосомы хозяина, не причинив ей вреда, но принесенные им гены донора останутся.
Различают траисдукцию неспецифическую и специфическую. Первая характеризуется тем, что ДНК вируса внедряется в любую область хромосомы заражаемой клетки. Поэтому могут переноситься самые разнообразные участки хромосомы донора. Неспецифическая трансдукция осуществляется, например, фагом р-22 сальмонеллы тифа. Большой интерес представляет, однако, специфическая трансдукция, при которой ДНК вируса присоединяется к строго определенному месту хромосомы хозяина. Такова, в частности, трансдукция колифагами % и <р80. Нетрудно оценить, сколь тонкий инструмент получили исследователи с открытием специфической трансдукции. Достаточно указать, что именно на этом основана операция по выделению Lac-оперона, подробнее описанная в главе VI (Chapiro et al., 1970), и обстоятельное изучение #а/-оперона кишечной палочки.
ТРАНСФОРМАЦИЯ
Термин «трансформация» применяется биологами в нескольких значениях. В данном случае под трансформацией подразумевается наследуемое изменение свойств организма, наступающее в результате захвата клеткой фрагмента ДНК другого организма. При этом фрагмент ДНК взаимодействует с клеткой как таковой, не будучи связан с какими-либо «помощниками»,— факторами, облегчающими проникновение ДНК в клетку и внедрение в хромосому хозяина (вирус, эписома). Трансформация всесторонне исследована на бактериях, и все изложенные далее закономерности процесса установлены в бактериологических экспериментах (А. А. Прозоров, 1970; Hotchkiss, Gabor, 1970). Относительно мало сообщений о трансформации вирусов. Это понятно, так как вне инфицируемой клетки обмен фрагментов НК большинства вирусов либо невозможен, либо представляется крайне маловероятным даже для самых сложноустроенных вирусов. Трансформация же в зараженной вирусом клетке уступает, как правило, по эффективности такой форме генетического переноса, как рекомбинация при совместном инфицировании клетки двумя вирусами. Кроме того, сравнительно небольшой размер вирусной НК .может приводить к тому, что не фрагмент, а вся вирусная хромосома донора проникает в клетку, зараженную вирусом-реципи-•ентом. Но такое положение является, по существу, основой рекомбинации, а не трансформации, с той лишь разницей, что один из партнеров сводится с клеткой-хозяином в виде вириона, а второй— в виде цельной вирусной нуклеиновой кислоты.
Вполне возможна трансформация и среди одноклеточных эукариотов, а также отдельных клеток у многоклеточных. Собственно, если трансформации подвергается единичная половая клетка, то возможна далее трансформация возникающего из нее ¦многоклеточного организма в целом (см., например, Fox, Yoon, -1970). Эксперименты. с трансформаций эукариотов крайне
затруднены. Описана трансформация в культурах клеток высших организмов in vitro, но там очень нелегко достоверно дифференцировать генетические изменения от эпигеномных (Ю. М. Оленов, 1970; Borenfreund et al., 1970, и др.). Опыты с введением ДНК многоклеточным организмам in vivo заведомо имеют чрезвычайно малую вероятность успеха, так как ДНК должна миновать очень большое число барьеров и, если целью является трансформация организма в целом, она должна достигнуть именно той из половых клеток, которая затем окажется основой новой особи. Не легче обстоит дело и с трансформацией половых клеток in vitro, ибо их ДНК находится в недеятельной форме, максимально защищенной от внешних воздействий. Даже одноклеточные эукариоты являются неблагодарным объектом по сравнению с бактериями из-за большого числа барьеров на пути к хромосоме-Понятно, таким образом, почему мы рассматриваем далее лишь закономерности трансформации, установленные в опытах на бактериях.
