Вегетативный фаг

Подобный процесс происходит спонтанно в любой лизогенной культуре, но не в очень больших количествах с вероятностью порядка 10 или меньше на поколение. Выход вегетативного фага из клетки не влечет за собой никакой катастрофы для остальных клеток, так как лизогенная культура не подвержена инфекции фагом она, как принято выражаться, имунна. Конечно, частицы бактериофага адсорбируются на оболочке лизогенных клеток и даже производят инъекцию ДНК, однако процесс не сопровождается заболеванием клеток, т. е. развитием в них новых частиц фага. В некоторых случаях лизогенная культура может дать начало вегетативной форме фага под воздействием ультрафиолетового света, рентгеновских лучей или химических мутагенов. Это явление носит название индукции лизогенной культуры. Достаточной является сравнительно небольшая доза ультрафиолетового света (например, доза даюш ая 20% гибели клеток), чтобы практически во всех (более 90% всех выживших клеток) К12 (л) произошла индукция профага до состояния вегетативного фага. [c.382]

Ф п г. 72. Генетическая карта вегетативного фага X [60, 106]. [c.278]

Процессом, обратным по отношению к лизогенизации, является индукция вегетативного фага [302]. Процесс этот требует снятия репрессии и высвобождения ДНК фагового происхождения. Индукция может быть инициирована под действием различных агентов, из которых наиболее эффективны облучение ультрафиолетом и обработка митомицином С. Последовательность этапов индукции включает в себя освобождение, транскрипцию и репликацию фаговой ДНК, синтез фаговых белков, созревание фаговых частиц и лизис клетки. [c.281]

С проникновением генома фага в клетку возникает состояние вегетативного фага, начинается его внутриклеточное развитие. У разных фагов отдельные этапы внутриклеточного развития различаются рассмотрим внутриклеточное развитие фага на примере вирулентных Т-четных фагов кишечной палочки. [c.175]

Внеклеточный фаг — это частицы, обладающие структурой, свойственной фагу данного типа, обеспечивающей сохранение генома фага в период между инфекциями и введение его в очередную чувствительную клетку. Внеклеточный фаг биохимически инертен, а вегетативный фаг — активное ( живое ) состояние фага, возникает после инфекции чувствительных бактерий или после индукции профага. [c.169]

Подобная так называемая лизогенная культура относительно устойчива. Клетки, делясь, редуплицируют также и хромосому фага. Вместе с тем подобные клетки не могут быть заражены тем же фагом вторично, они иммунны к фагу, если сами являются его профагами. Лизогенная культура является не вполне стабильной. С небольшой вероятностью малая часть клеток подвергается лизису, так как профаг может спонтанно переходить в вегетативный фаг. Очень многие дикие штаммы бактерий лизогенны и содержат в своей хромосоме профаги. Иногда это нелегко обнаружить, потому что вероятность спонтанного лизиса может быть весьма мала. [c.299]

Лизогенные клетки легко подвергаются отбору при заражении чувствительной к фагу культуры и могут быть выращены и размножены. Как уже говорилось, в них происходит непрерывно и спонтанно переход отдельных профагов в вегетативное состояние, причем соответствующие клетки подвергаются лизису, а фаги выходят наружу. Поэтому лизогенная культура бактерий пе ли-зируется в целом, но все время понемногу образует вирулентные фаги. У профага Я вероятность спонтанного лизиса порядка 10" на поколение, а множественность потомства фагов порядка 10 . Это дает в растущей лизогенной культуре стационарное соотношение числа фагов к числу клеток, равное —10 . С другой стороны, известно, что профаг Я, подвергается индукции умеренной дозой ультрафиолетового света. При такой индукции практически все профаги утрачивают устойчивость и дают начало вегетативным фагам, а культура в целом подвергается лизису. Способность к индукции также генетически детерминирована и зависит от специального локуса внутри области с хромосомы фага. [c.384]

С помощью селекции удается отобрать эписомную культуру, у которой к фактору пола F прикрепился отрезок хромосомы, несущей локус Gal и специфическую область прикрепления фага "к. Если образовать диплоидные клетки структуры Gal" /F Gal X или Gal o /F Gal X , то поведение их соответствует поведению профага. Одна из характерных черт профага — нечувствительность клеток к повторному заражению тем же фагом. Следовательно, состояние Я" , когда фаг застроен в хромосому, является доминантным, т. е. соответствует синтезу какого-то агента. Кроме того, этот агент, несомненно, действует через цитоплазму, ибо нри повторном введении ДНК бактериофага в цитоплазму клетки ничего существенного не происходит вегетативный фаг не образуется. Если область хромосомы мужской клетки (Hfr) входит при конъюгации в женскую клетку, то возможны два случая [c.499]

До сих пор мы рассматривали скрещивание фагов как обмен генетическим материалом между геномами двух инфицирующих родительских фагов и считали, что смешанное заражение более или менее аналогично скрещиванию двух организмов. Однако при дальнейшем изучении генетической рекомбинации у фагов выяснилось, что скрещивание фагов не сводится к простому обмену генетическим материалом между двумя родительскими фагами. Рекомбинация включает также повторные генетические взаимодействия во внутриклеточной популяции геномов вегетативных фагов, являющихся потомками родительских частиц, заразивших клетку. Учитывая это обстоятельство, Висконти и Дельбрюк в 1953 г. сформулировали теорию генетических рекомбинаций у фагов, которая позволила количественно объяснить частоты рекомбинаций, полученные в разных экспериментальных условиях. Согласно этой теории, вегетативные фаговые геномы составляют внутриклеточный вегетативный фонд, в котором между ними происходят повторные попарные скрещивания. В результате каждого такого скрещивания происходит обмен генетическим материалом за счет одного или нескольких перекрестов между скрещивающимися геномами. [c.292]

По теории Висконти — Дельбрюка доля фагов-потомков, рекомбинантных по двум генетическим маркерам, участвующим в скрещивании, зависит, следовательно, не только от сцепления рассматриваемых мутантных генов, но и от числа актов скрещивания, прошедших в вегетативном фонде к моменту завершения внутриклеточного процесса роста в результате лизиса зараженной бактерии. Следовательно, сцепление генетических локусов нельзя прямо приравнять к частоте рекомбинаций. Поэтому истинное сцепление двух генетических локусов х и у определяется как среднее число перекрестов, происходящих в точках, которые расположены между этими локусами, при каждом скрещивании двух вегетативных фагов, находящихся в фонде. Чем больше расстояние между локусами в хромосоме фага, тем больше среднее число таких перекрестов на одно скрещивание. Однако наблюдаемая рекомбинция генетических признаков произойдет лишь в том случае, если между генами, определяющими эти признаки, возникнет нечетное число перекрестов. При четном числе перекрестов рекомбинации не наблюдается, так как сохраняется приходное расположение двух генов. Следующая схема иллюстрирует отсутствие рекомбинации в случае двух перекрестов [c.292]

Теперь мы уже вполне подготовлены к тому, чтобы приступить к вопросу, поставленному в гл. VU, а именно к вопросу о молекулярном механизме возникновения тех изменений в последовательности нуклеотидов ДНК, которые приводят к мутациям. Действительно, исследование характера возникновения мутаций Т-четных фагов с использованием методов генетического анализа с высоким разрешением дает большие возможности для проникновения в природу мутационного процесса. Использование фагов имеет еще одно важное преимущество по сравнению с ис-лользованием бактерий. Мутации фаговой ДНК можно изучать как в том случае, когда она находится в состоянии покоя вне клетки в составе инфекционной фаговой частицы, так и когда она находится в реплицирующемся, внутриклеточном, вегетативном состоянии. Уже самые первые исследования Херши и Лурия показали, что частота спонтанных мутаций в покоящейся ДНК очень мала — столь мала, что в течение многих лет считалось (как потом оказалось, ошибочно), что внеклеточные фаговые частицы вообще не мутируют месяцами и даже годами. Таким образом, новые мутации появляются в основном во время вегетативного размножения фага в клетке-хозяине. Рассмотрим следующий пример. Культуру Е. oli заражают препаратом фага Т2/- с титром 10 частица/мл. Фагу дают размножиться в течение нескольких циклов, пока все бактерии в культуре не подвергнутся лизису, а титр фага не достигнет величины 10 частица/мл. Оказывается при этом, что с каждым циклом размножения доля г-мутантов во всей популяции фагов увеличивается (примерно с 10" в начале до 10 в конце). Следовательно, мутанты фага возникают в результате ошибок копирования при внутриклеточной репликации его генетического материала. Репликация ДНК родительского фага является очень точным процессом. И все же при репликации иногда происходит ошибка, порождающая в одной из вегетативных реплик изменение последовательности нуклеотидов, или мутацию. Мутантная реплика генетического материала включается затем при созревании в инфекционную фаговую частицу, которая в свою очередь заражает новую бактериальную клетку. В этой клетке очень точно копируется уже измененная информация, содержащаяся в мутантной частице поэтому все потомство такой частицы оказывается тоже мутантным. Поскольку репликация ДНК вегетативного фага происходит в соответствии с постулированным Уотсоном и Криком полуконсервативным механизмом, размножение фагового генома можно рассматривать как процесс бинарного деления и с точки зрения статистического анализа совершенно аналогичным процессу размножения генома бактерий. Следовательно, уравнение, связывающее долю мутантных особей п среди общего числа N потомков одного исходного родителя, возникших после g генераций, с частотой мутаций а [c.315]

Если элементарное мутационное событие представляет собой [включение неправильного нуклеотида в определенный участок синтезируе-мой полинуклеотидной реплики и если ДНК вегетативного фага реплицируется в соответствии с полуконсервативным механизмом Уотсона и Крика, то мы можем предсказать такую особенность вновь рождаюш егося мутантного генома, которую без знания молекулярной основы процесса мутирования вообще невозможно было бы предвидеть. Предположим, что во время синтеза цепи-реплики происходит одна из редких ошибок копирования, например остаток тимина в родительской цепи незаконно спаривается с гуанином, а не с аденином. В результате этого мутагенного акта репликации возникает двойная спираль с исходной ин-формацией в старой (родительской) цепи и мутантной информацией в цепи, синтезированной заново (фиг. 160). При следующем цикле репликации комплементарные нити этой мутантной молекулы вновь разъединяются и каждая из них, функционируя как матрица, синтезирует новую комплементарную цепь. В результате появляется одна двойная спираль ДНК, несущая мутантную информацию в обеих цепях, и одна немутантная двойная спираль. Исходная мутантная молекула ДНК представляет собой, следовательно, гетеродуплексную гетерозиготу, которая несет в одном участке два аллеля — мутантный и немутантный, по которым при следующем цикле репликации происходит расщепление. Можно ожидать, что во время внутриклеточного размножения фага некоторые молекулы ДНК фага с мутацией, возникшей в результате ошибки копирования при последней репликации, будут извлечены из вегетативного фонда фага и войдут в состав зрелых инфекционных частиц. Эти частицы и будут мутационными гетерозиготами. [c.325]

Что представляет собой профаг, придающий лизогениым бактериям способность продуцировать фаг в отсутствие экзогенного фага Эта структура не только не обладает инфекционностью, свойственной иитактному свободному фагу, но даже не содержит ни одного из антиген 1ых белков зрелых фаговых частиц, так как неиндуцированные лизогенные клетки не содержат никаких веществ, специфически реагирующих с антителами против гомологичных инфекционных умеренных фагов. Однако, поскольку профаг должен заключать в себе геном фага, кажется наиболее вероятным, что он, подобно неинфекционному вегетативному фагу при ли-тической реакции, содержит фаговую ДНК. [c.338]

За десять лет изучения структуры, физиологии и генетики фага выяснилось, что этот фаг имеет много общего с Т-четными фагами, отличаясь от них лишь способностью находиться как в инфекционном состоянии, так и в состоянии профага. Частица фага X состоит из заполненной ДНК головки и длинного отростка (фиг. 167). Однако головка фага X содержит молекулу ДНК длиной лишь 50 ООО нуклеотидных пар и, следовательно, несет только одну четверть той информации, которая имеется Б хромосоме Т-четных фагов. Химический состав ДНК фага X близок к составу ДНК, клеток-хозяина Е. соИ. В отличие от ДНК Т-четных фагов в ДНК фага X не содержится необычных гликозилированных остатков оксиметилцитозина. Подобно ДНК Т-четных фагов, ДНК фага X имеет концевую избыточность. Однако у фага X концевая избыточность представляет собой одноцепочные участки из 20 нуклеотидов, комплементарные друг другу (фиг. 168). Этот повтор создает липкие концы , которые обеспечивают превращение линейной молекулы ДНК инфекционной фаговой частицы в кольцевую молекулу ДНК внутриклеточного вегетативного фага. Фермент, который перекусывает кольцевую вегетативную ДНК по двум специфическим межнуклеотидным связям, расположенным в разных полинуклеотидных цепях, восстанавливает линейнук> 22 [c.339]

I. Кольцевая хромосома вегетативного фага образует синапс с местом прикрепления фага % (ай К) на хромосоме бактерии. 2. Хромосома фагазразрывается между генами h а с (в области Й2), а хромосома бактерии разрывается между генами gal и trp, после чего гетерологичные участки воссоединяются. 3. В результате кроссинговера образуется одна непрерывная генетическая структура, содержащая ге- ом фага к между бактериальными генами gal и trp. Расстояния между генетическими локусами на пазличных схемах (от фиг. 171 до фиг. 175) даны в разных масштабах. [c.346]

Индукция профага и начало вегетативного роста представляют собой обращение процесса интеграции. Инактивация иммунитетного репрессора запускает цепь событий, приводящих к высвобождению фагового генома. Восстановление кольцевого генома вегетативного фага X проходит через те же стадии, которые изображены на фиг. 171, но в обратном порядке. Белок гена int также участвует в обращении процесса интеграции. Кроме него для высвобождения профага из хромосомы лизогенной бактерии требуется еще один, так называемый белок выщепления (ex ision protein), кодируемый геном xis. [c.346]

Таким образом, вырисовывалась нримерно следующая картина механизма трансдукции. При размножении фага Р22 в чувствительных бактериях небольшой фрагмент бактериальной ДНК проникает в головку дочерней частицы фага. (Это происходит, когда молекулы фаговой ДНК извлекаются из фонда вегетативного фага при созревании инфекционных фаговых частиц). Когда такая необычная фаговая частица, освободившись из клетки-донора, заражает бактерию-реципиент, бактериальная ДНК, безбилетный пассажир , инъецируется в клетку, как если бы это была ДНК фага. Если не происходит литической реакции и бактерия выживает, между трансдуцированной бактериальной ДНК и гомологичным [c.354]

Лизогения — это наследственная способность некоторых микробов продуцировать фаг без предварительного инфицирования их этим фагом. У лизогенных микроорганизмов фаговая ДНК (профаг) встроена в нить ДНК хозяина. Как правило, профаг включен в бактериальную хромосому в определенном ее участке и реплицируется при размножении клеток. Иногда в геном хозяина вовлечено несколько профагов. Такие организмы называются полилизогенными. Обычно структурные цистроны профага репрессированы особым белком, блокирующим специфическую область генома фага и предотвращающим транскрипцию его генов. Индукция профага происходит спонтанно или под действием различных факторов фаговая ДНК отделяется от ДНК хозяина, профаг превращается в вегетативный фаг, после интенсивного размножения которого клетка лизируется и зрелый фаг выходит в окружающую среду. [c.313]

По данным Кэмпбелла и Киллена, переход профага в вегетативный фаг, заключающийся в разрыве, по крайней мере, двух ковалентных связей в полинуклеотидной цепи, представляет собой ферментативный процесс с участием интегразы и концевого фермента. Непосредственной причиной перехода может быть активация нуклеаз, расщепляющих полинуклеотидную цепь, или активация субстрата — ДНК. В первом случае ак- [c.315]

Рекомбинация, ведущая к встройке, происходит в пределах иебольишго участки с полной гомологией внутри alt сайтов бактерии и фага, обозначеппого 0. После интеграции образуются гибридные all сайты по краям профага. Обратите внимание, что последовательности геиоп па генетических картах профага и вегетативного фага разные (пермутация), поскольку atl сайты и липкие концы, используемые при нарезке зрелой ДНК, не совпадают [c.181]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология