Современная генетика. Том 1. - Айала Ф.
Скачать (прямая ссылка):
Число инфицирующих единиц к концу эксперимента примерно в 100 раз
превышает число инфицированных клеток. Из каждой клетки выходит около 100
потомков фага.
Ясно, что существенные для размножения фага Т4 события происходят в
течение латентного периода (рис. 7.1, Я), предшествующего высвобождению
потомства из инфицированных клеток. Количество фаговых частиц внутри
клеток можно определить, искусственно лизируя инфицированные клетки в
различные моменты латентного периода. Результаты такой процедуры
представлены графически на рис. 7.1, Б. Обратите внимание на то, что в
первые 10-11 мин после адсорбции родительских фагов на бактериальной
клетке инфицирующих единиц в клетках не обнаруживается вовсе. Этот
промежуток называется скрытым периодом. Даже родительские фаги в
зараженных клетках утрачивают инфицирующую способность. По прошествии 11
мин в некоторых клетках начинают появляться фаговые частицы, способные
заражать бактериальные клетки, и к 14-й мин в каждой клетке содержится в
среднем по одной фаговой частице. Затем число таких фагов внутри клеток
быстро растет в оставшееся до конца латентного периода время и достигает
насыщения в период лизиса клеток. Этот эксперимент показывает, что фаги
не просто делятся, как это делают бактерии; механизм их размножения был
раскрыт в эксперименте Херши-Чейза, описанном в гл. 4.
Морфогенетические события, происходящие в скрытом периоде, были
исследованы посредством наблюдения инфицированных клеток под электронным
микроскопом и методами генетического анализа (рис. 7.2). На рисунке
видно, что существуют четыре отдельные последовательности событий,
которые все вместе приводят к сборке фага. Во-первых, репликация
родительской ДНК инфицировавшего клетку фага приводит к наработке пула
ДНК фага Т4. Во-вторых, ДНК управляет синтезом многочисленных белков,
необходимых для морфогенеза головки фага (капсида), хвостового отростка и
его нитей (фибрилл).
Синтез головки фага завершается упаковкой в нее молекулы ДНК. Затем к
головке прикрепляется уже собранный отросток. И наконец, к отростку
крепятся нити, и сборка фага завершена. Изображенная на рис. 7.2
детальная последовательность событий на каждом этапе была расшифрована
посредством генетического анализа мутаций, влияющих на развитие фага Т4.
В этой главе мы расскажем о том, как генетический анализ помогает понять
устройство и работу вирусного генома.
Мутантные бактериофаги
Как уже говорилось в предыдущей главе, лишь немногие фаговые гены имеют
мутации, изменяющие морфологию негативных колоний. С другой стороны,
очевидно, что во всех существенных для размножения генах фага, могут
происходить летальные мутации, делающие невозможным появление фагового
потомства. Мутанты, не жизнеспособные
13-1215
Организация и передача генетического материала
Таблица 7.1. Фенотипы sus-мутантов фага в бактериях с различными
генотипами
Генотип фага Генотип бактерии-хозяина1
Su С..+ ои amber С..+ ои ochre opal
Дикий тип + + + +
SUSamber - + + -
SM^ocher - - + -
S^Sopai - - - +
1 " + " потомство есть, " - " потомства нет.
в одних условиях и развивающиеся нормально в других, называются условно
летальными. Они могут быть размножены и исследованы. В генетике фагов
важны два основных типа условно летальных мутантов.
Первый тип-это температурочувствителъные мутанты (ts). Большинство фагов
способно инфицировать хозяина и размножаться в широком интервале
температур. Температурочувствительные мутанты многих фагов Е. coli
способны размножаться при 30°С (пермиссивные условия), но теряют эту
способность и обнаруживают свой мутантный фенотип при температуре 40-42°С
(непермиссивные условия). При такой температуре негативные колонии не
образуются. Известны также мутанты, чувствительные к холоду (cs).
Появление температурной чувствительности почти всегда свидетельствует о
том, что в каком-то участке ДНК, кодирующем некоторый белок, произошла
мутация, повлекшая за собой аминокислотную замену. В результате белок
становится нестабилен при непермиссивной температуре и утрачивает
активность.
Второй тип условно летальных ыутгнюъ-супрессорчувствителъные мутанты
(sms). Фаги с мутацией sms могут размножаться при инфицировании
бактериальных клеток с геном супрессора Su + , т. е. в пермиссивных
условиях, но не в состоянии размножаться при инфицировании клеток других
штаммов, не содержащих гена супрессора (Su-), т. е. в непермиссивных
условиях. Фаг дикого типа размножается в клетках обоих типов (табл. 7.1).
Супрессорчувствительные мутации в отличие от мутаций специфичности к
хозяину не влияют на способность фага адсорбироваться. Такой фаг
нормально прикрепляется к поверхности бактерии, вводит в нее свою ДНК и
даже может убить клетку-хозяина, но не способен к размножению. Существуют
три класса супрессорчув-ствительных мутаций, ambeHam), ochre (och) и
opal{op). Здесь мы лишь упомянем о них как о генетических маркерах. Они
могут затрагивать все гены, кодирующие синтез белков. Мутация нарушает
