Переключение генов. Регуляция генной активности и фаг - Пташне М.
ISBN 5-03-000854-3
Скачать (прямая ссылка):
Во введении к этой книге изложены основные представления о генах и их функционировании. Его цель-сообщить
6
читателю минимальное количество сведений по молекулярной биологии, необходимое для понимания первых трех глав.
В этих главах описан процесс развития фага X с различной степенью детализации: сначала дана общая картина событий, происходящих в ходе взаимодействия между вирусом и бак-герией-хозяином; затем в общих чертах описаны взаимодействия между молекулами, определяющие ключевые этапы этого процесса; и наконец, молекулярные взаимодействия рассмотрены более детально. Основные концепции на всех уровнях рассмотрения даны в готовом виде, без объяснения экспериментов, на основе которых они были сформулированы. Там, где это возможно, проведены параллели между имеющимися представлениями о развитии фага X и процессах развития и регуляции генов у других организмов.
Гл. 4, в отличие от первых трех глав, посвящена описанию ряда ключевых экспериментов. Сами эти эксперименты и их интерпретацию легче воспринять, зная ответы, приведенные в первых трех главах.
Читатель убедится, что в настоящее время мы вполне понимаем многие аспекты регуляции генов фага X. Имеющаяся целостная картина согласуется с экспериментальными наблюдениями и-что еще важнее - предсказывает результаты новых экспериментов. Такой высокой степени надежности и достоверности удалось достичь, в частности, благодаря тому, что большинство наших моделей основано на целой системе экспериментов, проведенных как в пробирке, так и в живой клетке, а не на единичных наблюдениях.
Таким образом, книга в целом служит иллюстрацией того, как биохимические и генетические эксперименты позволяют составить представление о части окружающего нас мира. Я отказался от исторического подхода; чтобы описать, как развивались наши представления, понадобилось бы совсем другое, гораздо более пространное введение.
Одна из привлекательных черт молекулярной биологии состоит в том, что ответы на фундаментальные вопросы, которые она дает, в большинстве случаев очень наглядны и их можно проиллюстрировать с помощью простых рисунков. Лишь в редких случаях приходится прибегать к абстрактным идеям. Наша цель состоит в том, чтобы понять, как осуществляется регуляция генов на основе взаимодействия между различными молекулами. Иногда достаточно просто взглянуть на эти молекулы, чтобы составить представление о том, как они работают, по их характерной форме или размерам. Отнеситесь, пожалуйста, со вниманием к рисункам, приведенным в книге, но имейте в виду, что они отражают лишь наши сегодняшние взгляды. Я уверен, что в дальнейшем, по мере углубления наших знаний, их придется существенно изменить.
7
Я хотел бы поблагодарить за дружеские советы студентов Гарвардского университета и коллег из моей лаборатории, а также Элисон Коуви, Ника Козарелли, Норма Дэвидсона, Хэтча Иколза, Гари Гуссина, Герхарда Хоксчайлда, Вилла Мак-Клуе, Русса Маурера, Говарда Нэша, Джеффа Робертса, Боба Шлейфа, Хэмма Смита, Джона Степлза, Джима Уотсона, Адама Уилкинса, Кейта Ямамото, Майкла Ярмолински, Патрицию Зандер и особенно Санди Джонсон. Идею написания этой книги подал мне Бернард Хирт.
Особенно важную роль в том, что эта книга увидела свет, сыграли три человека: Бен Льюин направлял всю работу по изданию книги, проявляя чувство стиля и понимание проблемы; Кэрол Морита быстро подготовила впечатляющие иллюстрации; Кэрол Нипперт несколько раз перепечатывала рукопись, решала организационные вопросы, и делала все это великолепно.
Январь 1986 г.
Марк Пташне Кембридж, Массачусетс
Введение
Около 40 лет назад Андре Львов и его коллеги в Пастеровском институте в Париже описали поразительное свойство одного штамма обычной кишечной бактерии Escherichia colt в результате облучения умеренной дозой ультрафиолетового света эти бактерии перестают расти и примерно через 90 мин ли-зируются (разрушаются), высвобождая в культуральную среду множество вирусных частиц, которые назвали /i-фагами. Такие вирусы называют также бактериофагами, т. е. пожирателями бактерий, или просто фагами. Высвободившиеся А.-фаги заражают новые бактерии и таким образом размножаются. Многие зараженные бактерии вскоре тоже лизируются, высвобождая новые фаговые частицы, но некоторые из них выживают и несут фаг X в латентной форме. Эти бактерии нормально растут и делятся, пока культуру не облучат еще раз; тогда каждая из этих бактерий, подобно исходным, лизируется и дает новый урожай фаговых частиц. На рис. 1 представлены электронные микрофотографии вирусных частиц и клетки-хозяина.
Львов и его коллеги Франсуа Жакоб и Жак Моно поняли, что это переключение двух состояний вируса-латентной формы в делящейся бактерии и активированной формы в облученной бактерии - простая модель одного из основных биологических процессов: включения и выключения генов.
Гены определяют структуру всех молекул, из которых состоят живые клетки. В каждый момент любая клетка, от бактериальной до человеческой, использует лишь часть своих генов для образования различных молекул. Мы говорим, что эти экспрессирующиеся гены включены, а те, что не экспрессируются, выключены. Другими словами, мы полагаем, что экспрессия генов регулируется.
