Современная генетика. Том 1. - Айала Ф.
Скачать (прямая ссылка):
способны образовывать кольца, фермент должен отщепить около 2% ДНК Т2.
Это означает, что протяженность дуплицированных (избыточных) концов
молекулы составляет около 1% длины генома.
Генетические данные о концевой избыточности геномов фагов Т2 и Т4
проистекают из существования гетерозиготных фаговых частиц. Фаговые
гетерозиготы возникают в результате рекомбинации между фагами с
различными генотипами. Они легко идентифицируются, поскольку каждый такой
фаг образует негативную колонию, содержащую фаги обоих генотипов (см.
рис. 6.1). Геном единичного фага может быть
216
Организация и передача генетического материала
Рис. 7.16. Электронная микрофотография кольцевых молекул ДНК фага Т2. А.
Кольцевая молекула протяженностью 54,9.
Б. Кольцевая молекула, на которой видны два близко расположенных
одноцепочечных участка, разделенные дуплексным сегментом длиной 1,7 мкм
(см. стрелки). Этот дуплексный сегмент соответствует концевой
избыточности молекулы. [Mac Hattie L.A. et al. (1967). J. Mol. Biol., 23,
355.]
гетерозиготным лишь по тесно сцепленным генам. В популяции фагов, однако,
встречаются гетерозиготы по всем генам, безотносительно к их положению на
карте. Кроме того, размер участка, по которому фаг избыточен и
гетерозиготен, увеличивается у мутантов, несущих делеции, в связи с
особым механизмом упаковки, который мы вкратце рассмотрим ниже. (В
отличие от фага X у фагов Т2 и Т4 делеции не уменьшают количество ДНК в
головке фага.) Из этих наблюдений можно сделать лишь один логический
вывод: не существует единственного уникального порядка генов вдоль всей
молекулы ДНК, другими словами, у конкретных фагов в популяции избыточным
может быть любой ген.
7. Геном вируса
217
Рис. 7.17. Схема, демонстрирующая циклические перестановки (пермутации)
нуклеотидных последовательностей геномов в популяции фагов Т2. Каждая
пермутация имеет концевой повтор. Концевые повторы не находят себе
комплементарных партнеров и оказываются вне кольцевого дуплекса.
V 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' О' 1'
2'
2 3
5' 6' 7' 8' 9' 0' 1' 2' 3' 4^ 5'
4'
Денатурация
5' 6'
8' 9' О' 1' 2' 3' 4' 5' 6'
5' 6' Г 8' 9' 0' 1' 2'
56789012
4' 5' 6'
4 5
3' 4' 5' 6' 7'
5 6 7
9' 0' 1' 2'
9 0 12
4' 5'
Г 8' 9' 0' 1' 2' 3' 4' 5'
Следующий эксперимент подтверждает это поразительное заключение. Препарат
ДНК фага Т2 денатурировали нагреванием, для того чтобы разделить
комплементарные цепи каждой молекулы. Смесь одиночных цепей выдерживали
затем в условиях, допускающих восстановление водородных связей между
комплементарными последовательностями оснований. Большинство одиночных
цепей в смеси оказалось способно восстановить двухцепочечную структуру с
партнером, исходно принадлежавшим другой нативной молекуле ДНК (рис.
7.17). При электронно-микроскопическом анализе такой смеси обнаруживается
много кольцевых двухцепочечных молекул (рис. 7.18). Образование
двухцепочечных структур возможно лишь в том случае, если исходный
препарат ДНК содержит такую популяцию молекул, в которой
последовательность генов в любой молекуле можно получить посредством
циклической перестановки (пермутации) генов в любой другой молекуле.
Именно циклические перестановки и концевая избыточность индивидуальных
молекул ДНК фагов Т2 и Т4 обусловливают кольцевую структуру их
генетической карты, отражая отношения сцепления между генами в популяции
индивидуальных молекул.
218
Организация и передача генетического материала
Рис. 7.18. Электронная микрофотография кольцевого дуплекса фага Т2,
образовавшегося так, как это схематически изображено на рис. 7.17.
Стрелками показаны одноцепочечные "петли", образованные концевыми
повторами. [Мае Hattie L. A. et al. (1967). J. Mol. Biol., 23, 355.]
Специальный способ репликации ДНК и упаковки дочерних молекул ДНК в
головки фагов Т2 и Т4 обеспечивает возможность получения от единичных
фаговых частиц потомства с циклической перестановкой и концевой
избыточностью. На ранних стадиях инфекции линейная родительская молекула
ДНК претерпевает несколько последовательных репликаций, образуя такие же
линейные дочерние молекулы, содержащие весь геном фага плюс концевую
избыточность. Затем в результате рекомбинации между избыточными концами
дочерних молекул образуются конкатемеры (тандемно повторяющиеся
последовательности геномов фага (рис. 7.19), которые затем реплицируются
и рекомбинируют, образуя еще более длинные конкатемеры. На заключительной
стадии инфекции молекулы ДНК начинают упаковываться в головки (капсиды)
фагов (вспомните рис. 7.2). Размер молекулы ДНК, помещае-
Геном вируса
219
1. Инфекция
123456789012 инициируется
______________ одной хромосомой
I
123456789012
-------------- 2. Репликация
123456789012
I
1 23456789012
123456789012
____________________ 3. Рекомбинация
v
1 234567890123456789012
4. Последующая репликация и рекомбинация создают конкате -меры ДНК фага
Т4
5. Упаковка ДНК в капсиды до полного их заполнения приводит к образованию
