Переключение генов. Регуляция генной активности и фаг - Пташне М.
ISBN 5-03-000854-3
Скачать (прямая ссылка):
Бактериальный газон
Мутные Прозрачные
бляшки бляшки
Рис 4.1. Бляшки, которые образует растущий фаг X. Фаг смешивают с бактериями и смесь выливают на чашку с агаром. Фаг вызывает лизис зараженной клетки, высвободившееся фаговое потомство заражает близлежащие клетки, и этот процесс повторяется многократно. Лизогенные и. следовательно, иммунные клетки растут в центре бляшек, образованных фагом X дикого типа, поэтому бляшки мутные.
85
предположить, что мутант X vir содержит более одной мутации.
Объяснение
В лизогенных клетках продукт гена cl - репрессор - выключает все фаговые гены, кроме cl, в том числе гены, необходимые для литического роста фага. Гены ell и сШ участвуют в установлении лизогенного состояния на ранней стадии заражения, но не нужны для поддержания состояния лизогении. Как мы уже знаем, белок CII при участии белка СШ включает транскрипцию гена cl. Фаг X vir содержит мутации в местах связывания репрессора, которые теперь называются операторами; репрессор не может связаться с такими мутантными операторами, и потому X vir вызывает литическую инфекцию даже в присутствии репрессора. Чтобы фаг X стал вирулентным, в нем, как нам теперь известно, должны возникнуть мутации в двух операторах, 0L и 0R.
Иммунность и гетероиммунность
Наблюдения
Фаг X- всего лишь один из представителей обширной группы фагов, которые инфицируют Е. coli и могут лизогенизировать ее. Типичный представитель Х-подобных фагов-фаг 434. При росте на Е. coli он, как и фаг X, образует мутные бляшки; для него известны вирулентные мутанты и мутанты с прозрачными бляшками. Удивительное свойство клеток, лизогенных по фагу 434, состоит в том, что они устойчивы к этому фагу, но чувствительны к фагу Х\ рост фага X на клетках, лизогенных по фагу 434, практически неотличим от роста на нелизогенных клетках. Точно так же клетки, лизогенные по фагу X, чувствительны к фагу 434. Такие взаимоотношения между фагами X и 434 называются гетероиммунностью.
0L Or
cl cm А
Область иммунности
-
er его 434
f ef сго A imm
Рис. 4.2. Область иммунности. Размер области иммунности фагов X и 434 составляет всего несколько процентов суммарной длины фаговых хромосом.
86
Таблица 4.1. Бляшки, которые образуют различные фаги при заражении трех штаммов бактерий. Условия выращивания указаны на рис. 4.1
X Xcl Xvir 434 Ximm434
Е. coli К м п п м М
К (X) - п м М
К (X imm434) м п п --- --
«п» означает, что бляшки прозрачные, «м» - мутные; прочерк - бляшки не образуются,
К (Я.)-штамм coli К, лизогенный по фа1у X. Результаты эксперимента с клетками
М434) будут такими же, как и с К (X imm* ).
Эксперименты по генетической рекомбинации показали, что особенности иммунитета каждого фага определяются небольшим участком фаговей хромосомы, который называется областью иммунности. Как видно из рис. 4.2, в эту область входят гены cl и его и участки, на которые действуют продукты этих генов.
Гибридная хромосома, которая содержит все гены фага X, кроме области иммунности, замененной на соответствующую область фага 434, обладает иммунностью, характерной для фага 434. Поэтому такие фаги, обозначаемые X /mm434 или 434 hy, дают лизогены, устойчивые к фагам 434, но не к фагам X, в то время как сами гибриды могут расти на лизогенах по фагу X, но не по фагу 434. В табл. 4.1 суммированы данные о росте различных фагов на разных лизогенах.
Объяснение
Фаг 434 кодирует репрессор, специфичность которого отличается от специфичности репрессора фага X; он связывается с операторами фага 434, но не X, репрессор же фага X, напротив, не может узнавать операторы фага 434. Область иммунности, выявленная в экспериментах с гибридными фагами А-434, включает ген cl и, как мы теперь знаем, ген его, а также левые и правые операторы и промоторы. Тог факт, что гены ell и сIII не входят в область иммунности, означает, что белки CII и CIII фага X способны включать ген cl фага 434, и в свою очередь белки СП и CIII фага 434 могут включать ген cl X.
Асимметрия бактериальной конъюгации
Наблюдения
Лизогены по фагу X, подобно лизогенам по другим фагам, в экспериментах по конъюгации бактерий ведут себя асимметричным образом. При конъюгации бактерий мужские клетки Е. coli присоединяются к женским клеткам и вводят в них свою
87
<J (лизоген)
(лизоген)
?(нелнзогенная клетка)
I
Рис 4 3 Зиготная индукция При конъюгации бактерий гены донорной клетки входят в реципиентную клетку в определенном порядке Различные донорные штаммы начинают перенос кольцевой хромосомы Е coll с разных ее участков Белки, в том числе репрессор X, не переносятся в реципиентную клетку при
