Профаг интеграция

Рис. 4.14. Интеграция (включение) фага лямбда в хромосому Es heri hia oli и его освобождение из хромосомы (исключение). В фаговой частице ДНК представлена линейной двойной спиралью с неспаренными комплементарными концами. В растворе или в бактериальной клетке липкие комплементарные концы связываются друг с другом, и разрыв в каждой цепи закрывается с помощью лигазы. После этого замкнутое двухцепочечное кольцо подходит к хромосоме (между генами gal и Ыо), обе двойные спирали разрываются и образовавшиеся свободные концы воссоединяются крест-накрест. В результате фаговая ДНК оказывается включенной (встроенной, или интегрированной) в хромосому хозяина. Фаг превратился теперь в профаг, и клетка стала лизогенной (в данном случае по фагу лямбда), В результате обратного процесса может произойти выключение ДНК фага и переход ее в автономное состояние.

Ф и г. 73. Модель Кемпбелла интеграции профага [61, 393]. [c.280]

Сайт интеграции для профага X [c.245]

Сайт интеграции для профага Ф 80 [c.245]

Сайт интеграции для профага 82 [c.245]

Сайт интеграции для профага 434 [c.245]

Поскольку для этих типов рекомбинации степень сайт-специфично-сти варьирует в широких пределах, для классификации процессов рекомбинации, отличных от общей рекомбинации, можно опираться на более характерные признаки. Отличают рекомбинационные процессы, связанные или не связанные с репликацией ДНК. Так, интеграция профага-это консервативный процесс, в котором формирование рекомбинантных структур происходит при участии только заранее образовавшихся молекул ДНК. С другой стороны, считается, что для осуществления большинства транспозиционных событий требуется репликация ДНК. [c.152]

Интеграция и эксцизия профага Я [c.153]

Ранний период развития фага завершается либо появлением в цитоплазме О-продукта, контролирующего транскрипцию поздних генов, либо интеграцией профага в бактериальную хромосому. [c.108]

Рассмотрим теперь вкратце не совсем понятные химические явления, лежащие в основе таких явлений, как генетическая рекомбинация, интеграция вирусной ДНК с геномом клетки-хозяина и исключение профага из хромосомы клетки-хозяина. О сложности процесса рекомбинации свидетельствует тот факт, что у мутантов, дефектных по способности к рекомбинации, мутации локализуются не в одном, а в нескольких участках (генах) хромосомы Е. oli-, соответствующие гены обозначаются через гесА, В, С, F, G и Н. Бактерии с мутациями в некоторых из этих генов необычайно чувствительны к ультрафиолетовому облучению, что свидетельствует об их неспособности репарировать (восстанавливать) повреждения ДНК, вызванные действием ультрафиолета (гл. 13, разд. Г, 2). Из этого следует, что некоторые из ферментов, обеспечивающих процесс рекомбинации, нужны клетке также и для восстановления повреждений, вызванных действием ультрафиолетового излучения. Однако специфические функции большинства продуктов этих генов все еще до конца не выяснены. Считают, что у Е. oli имеются две полноценные системы общей рекомбинации. В геноме фага Я, имеются гены, кодирующие другую рекомбинационную систему, функционирующую независимо от продуктов генов фага Я, inf и xis (рис. 15-15), необходимых для интеграции и исключения генетического материала вируса и обеспечивающих процессы сайт-специфической (для определенных участков геномов) рекомбинации между генами клетки-хозяина и вируса. [c.281]

Интеграция и индукция фага к (лямбда). Изучение фага лямбда (X), лизогенного для Es heri hia oli К12, позволило выяснить, каким образом профаг связан с бактериальной хромосомой. Лизогенизация бактерий этим фагом может служить примером жизненного цикла умеренно- [c.148]

Внедрение и исключение осуществляются посредством рекомбинации в специфических локусах бактериальной и фаговой ДНК, получивших название сайтов присоединения или ait-сайтов (от англ. atta hment). В бактериальной генетике сайт присоединения ДНК фага лямбда называется att этот локус был определен по наличию в нем профага X в лизогенных штаммах и по локализации мутаций, предотвращающих интеграцию фага лямбда. Реакция рекомбинации изображена на рис. 35.11. Сайт присоединения на бактериальной хромосоме, обозначенный как attB, представлен компонентами последовательности ВОВ. Сайт присоединения на фаговой ДНК, attP, состоит из компонентов POP. Последовательность [c.453]

Включение (интеграция) ДНК профага в хромосому клетки-хозяина происходит, очевидно, в результате разрыва и перекрестного воссоеди- [c.150]

В интегрированном состоянии фаговая ДНК реплицируется вместе с бактериальной и подвержена тем же регуляторным воздействиям, что и удвоение бактериальных хромосом. Информация, содержащаяся в фаговой ДНК, в это время не проявляется. Только в результате перехода профага в вегетативное состояние восстанавливается автономия фаговой ДНК и начинается размножение фага. Этот обратный процесс может произойти спонтанно или в результате индукции (например, под действием ультрафиолетового облучения). Исключение фаговой ДНК из бактериальной хромосомы происходит, вероятно, путем обращения процессов, приведших к ее включению, и осуществляется очень точно более 99% фаговых частиц, освобождающихся из лизогенных клеток, идентичны с исходным (инфицирующим) фагом. Это означает, что фаговая ДНК при ее выключении выщепляется точно в том же месте, где происходила интеграция. Только в редких случаях (одном из 1(30 ООО) выключение ДНК фага происходит аномально (см. разд. 15.3.3, где говорится о трансдукции). [c.151]

Особенно замечателен факт интеграции хромосомы фага в хромосоме хозяина (Львов). ДНК фага копируется при редупликации точно так же, как ДНК клетки-хозяина. При конъюгации мужских и женских клеток профаг подвергается рекомбинации точно так, как будто это собственный генетический локус бактериальной клетки. Это замечательное обстоятельство было открыто Ледербергами на примере фага A. Было точно найдено положение профага (A ) на генетической карте. Оно находится между областями Тгур и Gal, в особенности I-- [c.385]

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]

Сложность сайтспецифической рекомбинации может быть обусловлена необходимостью регулировать реакцию таким образом, чтобы при переходе вируса в состояние профага происходила интеграция, а при вступлении профага в литический цикл развития-исключение. Нужная в данной ситуации реакция осуществляется благодаря контролю количества белков Int и His. [c.456]

Карта генома фага Ми показана на рис. 36.13. Внедренный геном Ми имеет тот же порядок генов, что и свободная фаговая ДНК, которая имеет линейную форму. (Следует отметить существующее отличие от фага лямбда, свободная линейная ДНК которого при инфекции образует кольцевую молекулу в результате интеграции образуется линейный профаг, порядок генов которого является пермутированным относительно порядка генов свободной ДНК фага.) Линейные геномы фага Ми не содержат ни липких концов, ни повторов поэтому не ясно, каким образом осуществляется согласованное действие концов во время интеграции. Возможно, что реакция зависит от гомологии, которая встречается на расстоянии примерно 100 пар оснований от каждого конца. Существование механизма, узнающего специфические концы интегрированной последовательности фага Ми, было обнаружено при открытии способности этого фага вырезаться. Реакция происходит только в том случае, если профаг Ми приобретает ISl-элемент. Механизм вырезания неизвестен, однако установлено, что в него вклю- [c.469]

Рис. 7.8. Карты вирулентного фага и профага X показаны механизм интеграции кольцевого генома X в хромосому хозяина. Сайт attP обозначен символом POP, а сайт attB-символом ВОВ.

Для рекомбинации между молекулами ДНК, которые характеризуются низким уровнем или даже полным отсутствием гомологии, используются механизмы, совершенно отличные от механизмов общей рекомбинации. С сайт-специфической рекомбинацией мы уже встречались на примере интеграции профагов (гл. 7), а с незаконной рекомбинацией-при знакомстве с подвижными генетическими элементами (гл. 8). У Е. соН протекание как сайт-специфической, так и незаконной рекомбинации не зависит от генов гесА, гесВ или гесС. Различия между этими двумя типами рекомбинации выражены не очень четко и связаны со степенью сходства нуклеотидных последовательностей, участвующих в рекомбинации. В случае умеренных бактериофагов типа X участки attP и att характеризуются очень высокой специфичностью в отношении связывания специализированных белков, направляющих рекомбинацию, которые кодируются фаговыми генами int и xis. Поэтому интеграция профага практически всегда происходит в участке att , локализованном в хромосоме Е. соИ между генами gal и Ыо. Однако при делеции сайта attB интеграция профага все же происходит с заметной, хотя и значительно более низкой частотой, в целый ряд других участков на хромосоме Е. соН. Подвижные генетические элементы характеризуются существенными различиями в уровне специфичности при выборе мишени для транспозиции. [c.152]

Бактериофаги, способные включаться в бактериальные хромосомы, называются лизогенизируюгцими бактериофагами. Наиболее полно изучен среди них бактериофаг лямбда (> ), о ферменте которого, лямбда-интегразе, мы уже говорили. Когда бактериофаг X заражает подходящую клетку Е. соИ, он обычно размножается в ней и образует несколько сотен дочерних фаговых частиц, которые выходят наружу в момент лизиса клетки это так называемый литический путь инфекции. Гораздо реже линейные инфицирующие молекулы ДНК замыкаются в кольцо и включаются в кольцевую хромосому бактерии-хозяина путем сайт-специфической рекомбинации (см. разд. 5.4.7). По заверщении такой интеграции образовавшаяся лизогенная бактерия, несущая хромосому бактериофага X в виде профага, размножается, как обычно, до тех пор, пока на нее не воздействует какой-нибудь повреждающий внешний [c.319]

Специфическая трансдукция облегчает генетические исследования у бактерий, касающиеся, в частности, расположения и регуляции генов. Для Е. соИ существует множество фагов, подобно фагу Я включающихся в хромосому бактерии в разных местах и позволяющих осуществлять специфическую трансдукцию хромосомных маркеров. Очень важно при этом, какой используется донор-хозяин. Например, штамм 2 (табл. 14.1) имеет делецию в месте нормальной интеграции профага Я в этом случае фаг Я включается с низкой частотой в другие, несвойственные для него места, разбросанные по всей хромосоме. Индукция таких лизогенных бактерий приводит к формированию трансдуцирующих фагов, несущих почти любой желаемый ген [35]. Этот подход может быть использован и для других фагов Е. oli, осуществляющих специфическую трансдукцию, а также для фагов, размножающихся в других видах бактерий. Многие из методов, позволяющих реализовать эти подходы и другие возможности использования фагов, способных к специфической трансдукции, описаны Миллером [2]. [c.90]

В интеграции фага и бактерии участвует фермент, детермииирув мый фагом. Профаг может придавать бактерии новые свойства. Это явление названо конверсией. [c.137]

Рекомбинационные эксперименты в аналитическом варианте, используемые, например, для интеграции или замены последовательностей в индивидуальных космидах (разд. 3.4), могут быть проведены по такой же методике с соответствующим уменьшением объемов (см. табл. 3.6 или 3.7). Упаковку in vivo можно осуществить путем индукции профага или с использованием суперинфекции. Мы обычно проверяем и очищаем рекомбинанты переупаковкой в аналогичном варианте (табл. 3.6), чтобы исключить варьирующий и труднообъяснимый фон колоний с двойной резистентностью, содержащих нерекомбинировавшие космидные и плазмидпые последовательности. [c.91]

В многочисленных экспериментах показано, что, как и для других генетических эффектов (мутация, индукция профага), зависимость частоты рекомбинации от дозы ультрафиолетового света описывается куполообразной кривой с максимумом. Подобная зависимость Kogee всего отражает наложение двух одноударных процессов активацию хромосомы (F+) мужской клетки при включении в нее половой эписомы (интеграция) и предотвращение переноса активированной хромосомы. Ингибирование переноса хромосомы донора к акцептору является следствием либо прямых, либо косвенных разрывов полинуклеотидной цепи, возникающих при темновой репарации. Молекулярные механизмы активации хромосомы (F+), приводящей к увеличению частоты рекомбинаций, не выяснены. Предполагается, что этому способствуют однонитевые разрывы ДНК половой эписомы. Увеличение частоты рекомбинаций наблюдается только у штаммов с неинтегрированной половой эписомой. У остальных штаммов рекомбинация подавляется по одноударному механизму в результате торможения переноса ДНК. [c.312]

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]

Специфические профаг — фаг взаимодействия найдены и в других системах, например, для фагов-транспозонов Р. aeruginosa. В геноме профага функционирует ген, продукт которого осуществляет подавляющий эффект на развитие гетероиммунных родственных фагов. Количество продукта этого гена (число копий профага) определяет степень подавления. У подавляемого фага ухудшается репликация, транспозиция, интеграция в хромосому. [c.206]

В некоторых случаях бактериофаги могут сами по себе представлять промышленное значение. Токсигенность некоторых бактерий обусловлена присутствием профагов. Очевидно, что повышение уровня продукции токсинов тем или иным способом — увеличением числа мест интеграции, клонированием соответствующих фаговых генов, может не только повысить продукцию токсина, необходимого для получения лечебного препарата, но и существенно повысить качество продукта, например, путем упрощения процедуры очистки. [c.214]

ХОДИТ взаимный перенос Р соединяется с В, а В — с Р, и ДНК фага становится частью молекулы ДНК бактерии (рис. 14). При этом на хромосоме образуются два новых att-сайта attBP — слева от профага и attPB — справа от него. Профаг стабилен в отсутствие белка Xis. Транскрипция гена xis блокируется репрессором фага К. При индукции профага, когда репрессия снимается (например, при УФ-облучении или при повышенной температуре, инактивирующей термочувствительный репрессор), белки Xis и Int катализируют процесс, обратный по отношению к интеграции фага. В результате происходит вырезание профага и снова получается кольцевая молекула ДНК фага X и исходная хромосома Е. oli (рис. 14). [c.97]

В дальнейшем оказалось, что интеграция профага может происходить только в одном месте на хромосоме Е. oli, названном att X (atta hment site -). Аналогичный участок есть в геноме бактериофага. При этом рекомбинация происходит в отсутствие протяженной гомологии. Общим у фага и бактерии оказался участок всего в 15 п. н. [c.213]

Вырезание (эксцизия) профага из хромосомы осуществляется по тому же механизму реципрокной, сайт-специфической рекомбинации (рис. 9.8). Как интеграцию, так и эксцизию профага А контролируют два фаговых гена int и xis. [c.213]

Основным свойством интегрирующих векторов является их способность стабильно встраиваться в геном клетки-хозяина. Это становится возможным благодаря наличию в таких векторах последовательностей нуклеотидов, гомологичных последовательностям геномной ДНК. В результате функционирования общей системы рекомбинации происходит объединение хромосомной и плазмидной ДНК интегрирующего вектора и стабильное включение всей векторной плазмиды в хромосому. Примером интегрирующего вектора служит плазмида pFH7 В. subtilis (рис. 12, а). Векторная плазмида содержит фрагмент ДНК умеренного бактериофага SP(3 и после попадания в клетки В. subtilis, лизогенные по данному бактериофагу, эффективно интегрируется в профаг. Поскольку плазмида содержит ген устойчивости к хлорамфениколу at, клетки приобретают этот признак. Индукция профага приводит к образованию фаговых частиц, трансдуцирующих такую плазмиду и ассоциированный с ней признак устойчивости к хлорамфениколу. Интеграция плазмиды SPp в бактериальную хромосому происходит по механизму гомологичной рекомбинации с участием гена гесЕ. Способность к интег- [c.101]

Рис 3 4 Интеграция фаговой ДНК с бактериальной хромосомой по участкам attP и attB, в результате чего встроенная фаговая хромосома-профаг оказывается фланкированной двумя участками att Эксцизия процесс, обратный интеграции, приводит к тому, что из одной кольцевой хромосомы лизогена образуются две кольцевые молекулы ДНК-фаговая и бактериальная Белки, катализирующие соответствующие реакции, на рисунке не показаны Модель названа именем Кемпбелла-ученого, который первым подробно описал, каким образом ДНК встраивается в хозяйскую хромосому и вырезается из [c.66]

Свойство ДНК фага Ми образовывать коинтеграты используют для переноса генов и конструирования in vivo рекомбинантных плазмид. С помощью этого фага осуществляют, например, интеграцию кольцевых генетических элементов (фаговые или плазмид-ные ДНК) в бактериальную хромосому по механизму, представленному на рис. 2.2. В таких случаях интегрированный элемент оказывается фланкированным двумя профагами Ми. [c.62]

Рис. 4.3. Схема интеграции ДНК фага Л в бактериальную хромосому и механизм образования трансдуцируюших фагов а — кольцевая X ДНК б — участок бактериальной хромосомы около сайта интеграции профага ВОВ в — профаг с прилегающими бактериальными генами и способы его неправильного исключения г — трансдуцирующие фаги, дефектный Q gal) и жизнеспособный (Xp /o)

Справочник химика 21

Химия и химическая технология