Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Эйген М. -> "Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул" -> 58

Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул - Эйген М.

Эйген М. Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул — М.: Мир, 1973. — 224 c.
Скачать (прямая ссылка): samoorganizaciyamaterii1973.djvu
Предыдущая << 1 .. 52 53 54 55 56 57 < 58 > 59 60 61 62 63 64 .. 73 >> Следующая

§ VI 1.2. Дарвиновская эволюция в пробирке
Получение очищенной Qp-репликазы дало возможность поставить ряд интереснейших экспериментов, в которых определенный вид молекул подвергали давлению отбора посредством «серийных переносов» и заставляли их, таким образом, проделывать «эволюцию в пробирке». Эксперименты такого рода начинают с того, что берут стандартную реакционную смесь (см. [121]): 0,25 мл раствора содержат 10-1 М трис-НС1, pH 7,4, 2-10-2 М MgCl2, 3-10-3 М ЭДТА, по 200 ммкмоль АТФ, УТФ, ГТФ, ЦТФ (УТФ помечен 32Р в a-положении, причем 4000 расп/мин соответствует 1 мкг синтезированной РНК) и 40 мкг Qp-репликазы (очищенной путем центрифугирования в градиентах CsCl и сахарозы). Подробное описание процедуры определения нуклеотидного состава, седимента-
ционного анализа, а также различных анализов на ферментативную активность см. [120, 121].
Инкубируя эту смесь с вирусной РНК (в данном случае РНК чувствительного к температуре мутанта ts-1), инициируют синтез фермента и затем приготовляют
Рис. 25. Эксперимент с серийными переносами РНК фага QP [121]. Описание в тексте. Стрелки над переносами 0, 8, 14, 29, 37, 53 и 73 указывают, что в этих случаях от 0,01 до 0,1 доли продукта использовали в качестве затравки для вспомогательной реакции, продукт которой подвергали седи-ментационному анализу в градиенте сахарозы. Время инкубации: 20 мин (переносы 0— 13), 15 мин (переносы 14—29), 10 мин (переносы 30—38), 7 мин (переносы 39— 52) и 5 мин (переносы 53—74). Результаты показывают, что биологически компетентная РНК перестает появляться после 4-го-переноса. По оси ординат — радиоактивность (расп/мин на 0,25 мм) ХЮ—5 (для большого графика) и XI О-4 (для малого).
серию разбавлений, перенося каждый раз после определенного времени инкубации 0,02 мл реакционной смеси в 0,25 мл свежего стандартного .раствора. Первая реакция инициировалась 0,2 мкг РНК ts-1, которую инкубировали в течение 20 мин при 35 °С. Затем время инкубации снижали от 20 мин (переносы 1 —13) до 15 мин (переносы 14—29), до 10 мин (переносы 30—38), до 7 мин (переносы 39—52) и, наконец, до 5 мин (переносы 53— 74), после чего получали конечный продукт. При каждом переносе брали 0,02 мл смеси для подсчета импульсов и
еще 0,02 мл для инициирования реакции в следующей пробирке. В переносах 0, 8, 14, 29, 37, 53 и 73 некоторое количество продукта использовалось для инициирования синтеза РНК, которую брали затем для седиментацион-ного анализа в градиенте сахарозы.
Анализ продуктов дал следующую информацию о реплицированных молекулах РНК (см. рис. 25): инфек-ционность была утрачена после 4-го переноса; молекулярные массы РНК-матриц по мере переносов более или менее постоянно снижались, пока после 74-го переноса не получился конечный продукт, утративший около 83% своей исходной генетической информации. Из 3600 нуклеотидных остатков родительской молекулы сохранилось только 550. Параллельно с уменьшением молекулярного веса наблюдается увеличение скорости включения ^Р, так что к 74-му переносу скорость включения на один нуклеотид возросла в 2,6 раза по сравнению с начальной скоростью. Это прямо показывают исследования кинетики включения нуклеотидов в условиях насыщения. Рис. 26 служит примером: увеличение скорости в линейной области сопровождается уменьшением периода индукции, в течение которого количество минус-цепей должно возрастать вплоть до «уравновешенного» отношения плюс- и минус-цепей. В условиях специальных селекционных ограничений можно было наблюдать дальнейшее увеличение скорости, сопровождающееся уменьшением длины цепи до 180 нуклеотидных остатков. Эта фракция «мини-монстров» исследуется также в лаборатории Л. Оргела в Ла Хойя, Калифорния (личное сообщение С. Спигелмана).
На первый взгляд результаты этих экспериментов отражают только тривиальный «эволюционный» ответ на данное предписание: «размножаться как можно быстрее». Молекулы РНК, освобожденные от необходимости быть инфекционными, приспосабливаются к таким «райским» условиям, отбрасывая всю информацию, которая не нужна для быстрой репликации. Однако они не могут сократить процесс репликации, просто обрывая цикл, прежде чем будет достигнуто место терминации, потому что для узнавания необходимы различные части молекулы, в частности оба ее конца. На самом деле сокра-
щение временных интервалов между переносами не вынуждает к такому поведению. Реакция не обрывается вследствие, переноса, и более вероятно, что молекула фермента, которая начала процесс репликации на матрице, закончит свое дело, а не отделится от нее, чтобы искать новую матрицу.
Рис. 26. Сравнение кинетики синтеза 74-го варианта (кривая 1) и исходной РНК мутанта ts фага QP (кривая 11) [121]. Инициированы две стандартные реакции- (см. текст) в 0,25 мл смеси при 35 °С. В одной реакции затравкой служила одноцепочечная «вариантная» РНК (74-й перенос), очищенная гель-фильтрацией, в другой—РНК мутанта ts фага Qg (в обоих случаях количество затравки выше уровня насыщения). В указанные моменты времени брали пробы по 0,02 мл н анализировали их на включение ЙР-УТФ (расп/мин/0,02 мл). 10“3.
Предыдущая << 1 .. 52 53 54 55 56 57 < 58 > 59 60 61 62 63 64 .. 73 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed