Фаг бактериофаги рекомбинация

Сайт-специфическая рекомбинация. Этот процесс осуществляется независимо от гомологичной рекомбинации, т.е. возможен и у мутантов гес . Он состоит в том, что короткая двухцепочечная ДНК встраивается в определенном месте в длинную двойную спираль при этом меньший партнер теряет свою автономность. Типичным примером сайт-специфической рекомбинации может служить интеграция бактериофага лямбда (X) (рис. 4.14). [c.454]

Рис. 15.12. Сайт-специфическая рекомбинация, представленная на примере интеграции бактериофага лямбда в хромосому клетки-хозяина, С помощью специфического белка кольцевая ДНК фага своим участком att В присоединяется к участку att X на бактериальной ДНК, расположенному между генами Ыо и gal затем в результате разрыва и перекрестного воссоединения двойных цепей ДНК фаг включается в хромосому. (См. также рис. 4.14.)

Негомологичная рекомбинация. Рекомбинационные процессы, в которых участвуют сегменты ДНК, не обнаруживающие заметной генетической гомологии, называют негомологичной рекомбинацией. Так же как и сайт-специфическая рекомбинация, она представляет собой интеграционную форму рекомбинации, т.е. не обмен, а соединение ДНК. Негомологичная рекомбинация независима от гена гес А. К такой рекомбинации способны 1) вставочные последовательности (IS-эле-менты) 2) транспозоны (Тп) 3) бактериофаг ц (мю). Молекулярный механизм негомологичной рекомбинации еще не вполне выяснен. [c.455]

МУТАЦИИ И РЕКОМБИНАЦИИ У БАКТЕРИОФАГОВ [c.257]

Иная зависимость наблюдается, если измерять вероятность такой рекомбинации, при которой объединяются близкие маркеры TL , Gal . Тут свет оказывает гораздо более сильное действие. Это означает, что связь локусов TL и Gal в хромосоме клетки Hfr оказывается часто нарушенной. Причина тому фотохимическое воздействие на молекулы ДНК в хромосоме Hfr. Фотохимические разрывы в отрезке хромосомы на участке TL—Gal приводят К тому, что этот участок не может войти в потомство как целое, т. е. повышается вероятность переброски. Опыт показывает, что слабое облучение не влияет на вероятность конъюгации, но существенно отражается на генетической рекомбинации. Та же тенденция наблюдается при облучении бактериофага. Облучение способствует рекомбинации на коротких участках хромосомы из-за уменьшения связи между локусами. [c.342]

Правдоподобная модель, объясняющая рекомбинацию, заключается в том, что два фрагмента ДНК, образующие вместе одну полную макромолекулу, узнают друг друга с помощью гомологических областей СВ и С В и скрепляются по этим областям (рис. 128). Далее такая составная молекула копируется полу-консервативно. В результате получается рекомбинация локусов в области АВ и ЕГ. Одновременно в центральной части составной хромосомы образуется нечто вроде зиготы, т. е. диплоидный отрезок. Оказывается, что и генетический эксперимент обнаружил в бактериофагах подобную структуру. Было показано, что существенная часть потомства фага несет в себе аллеломорфные генетические локусы в части хромосомы. При последующем размножении фага признаки расщепляются в потомстве, и от одной частицы получаются фаги двух различных типов. Иногда это обстоятельство обнаруживается визуально по морфологии пятен на чашках Петри. Так, например, гетерозиготы образу [c.373]

Мы считаем нужным разъяснить эту деталь она объясняет физический смысл отступлений от аддитивности вероятностей рекомбинации. Ясно, что длина генетической карты в условных единицах, полученная путем сложения малых участков, всегда справедлива. Для бактериофага известна длина молекулы ДНК [c.376]

Современные представления о механизме общей рекомбинации, отраженные на рис. 14.1, являются результатом многолетних генетических и биохимических исследований этого процесса как у прокариотических, так и у эукариотических организмов. Мы вкратце рассмотрим данные, свидетельствующие в пользу рассмотренной модели рекомбинации. Большая часть таких данных была получена при физическом и генетическом изучении молекул ДНК плазмид или бактериофагов. Ввиду относительно небольшого размера этих молекул при работе с ними довольно легко удается избежать их физического повреждения. Некоторые генетические данные, позволившие предсказать определенные детали механизма рекомбинации, были получены при изучении явлений генной [c.132]

Бактериофаг X оказался настоящей сокровищницей систем генетической регуляции, изучение которых позволило заметно расширить и углубить наши представления о механизмах генетической регуляции у прокариот. В процессе литического развития гены фага X (см. гл. 7) регулируются таким образом, чтобы обеспечивать контролируемую репликацию ДНК, рекомбинацию, синтез структурных белков и сборку частиц потомства фага. В то же время лизогенам по фагу X присущ иной способ экспрессии генов. В лизогенных бактериях репрессированы все гены профага, используемые при литическом развитии, и экспрессируется только один ген, обозначаемый с1, который контролирует репрессию генов профага. Экспрессия гена с1 в лизогенах обеспечивает также иммунитет клетки к повторной инфекции другим фагом X. [c.183]

Жизненные циклы. Процессы, ведущие к рекомбинации у бактерий и бактериофагов [c.198]

Полагают, что это интересное исключение из правил классической генетики возникло в результате ощибки в копировании при дупликации генов, выразивщейся в том, что один участок был скопирован дважды, а другой — ни разу. В нашем примере две хромосомы р1+ и +рг должны при делении произвести две хромосомы того же самого типа, но в исключительных случаях хромосома р[+ во время размножения может утратить ген р и вместо этого поймать плюс-аллель гомологичной хромосомы, В связи с этим следует упомянуть, что конверсия гена, так же как перекрест, предполагает предварительную тесную конъюгацию между двумя хромосомами. Пока еще не установлено, насколько часто может происходить это явление, однако имеющиеся данные показывают, что конверсия гена — исключительный случай и обычно не имеет большого биологического значения, У бактериофагов рекомбинации, возможно, возникают довольно сходным путем, но вопрос о них. еще остается открытым. [c.275]

Общая, или гомологичная, рекомбинация характерна для всех живых организмов от вирусов и бактерий до многоклеточных эукариот. При гомологичной рекомбинации происходит обмен участками между гомологичными, т. е. очень похожими по последовательности, лтолекулами ДНК- Так, к сбщей рекомбинации относятся обмены между гомологичными хромосомами в мейозе у эукариот и рекомбинационная инициация репликации ДНК бактериофага Т4 (см. гл. ХП1). В первом приближении можно сказать, что гомологичная рекомбинация не создает принципиально новых последовательностей, а перетасовывает уже имевшиеся сходные варианты одной и той же последовательности (рис. 51). Чтобы подчеркнуть важность этого свойства, достаточно сказать, что при гомологичной рекомбинации между двумя сходными генами, кодирующими белок, оба рекомбинантных продукта оказываются не нарушенными, не происходит, например, сдвига рамки считывания, Другими словами, при гомологичной рекомбинации каким-то образом обеспечивается взаимное узнавание одинаковых (или очень сходных по последовательности) участков рекомбинирующих. молекул. Если же го.чологии нет, то и рекомбинация такого рода происходить не будет. [c.84]

Мутантные бактериофаги могут быть обнаружены различными способами, однако наиболее просто это можно сделать по внешнему виду образующихся пятен. Другой тип легко обнаруживаемых мутантов — это мутанты с нарушением специфичности к определенным штаммам бактерий-хозяев. Ключевым отк рытием, позволившим проводить генетическое картирование бактериофагов, явились данные о том, что внутри бактерии-хозяина может происходить генетическая рекомбинация между двумя частицами фага. Рекомбинация может быть проиллю-с рировака следующим Образом. Два разных мутантных штамма бак- [c.248]

Как можно быстро обнаружить рекомбинантный бактериофаг Бензер использовал в качестве клеток-хозяев два штамма Е. oli штамм В и штамм К- Бактериофаги с мутантным геном гП образовывали характерные пятна в чашках с бактериями штамма В, но не росли на бактериях штамма К. Для того чтобы определить частоту рекомбинаций между двумя разными г//-мутантами, вирусы добавляли к жид- [c.249]

Для того чтобы тонкое генетическое картирование можно было осуществить на практике, необходим еще один метод. Была составлена генетическая карта для ряда мутантных бактериофагов с делециями, захватывающими большие участки гена г11. С помощью этих мутантов можно было легко определить, в каком именно участке гена соответствующего мутанта находится данная мутация. Последующие эксперименты по рекомбинации с использованием предварительно идентифицированных мутаций позволяют уточнить локализацию мутации в ранее исследованном участке гена. Таким способом Бензеру удалось идентифицировать более 300 мутаций в гене гИ. Он пришел к выводу, что минимальное расстояние между двумя мутантными участками полностью согласуется со строением гена, предложенным Уотсоном и Криком. [c.250]

Триптофансинтетаза (стр. 141) состоит из двух субъединиц А и В (или а и ), первая из которых содержит всего лишь 268 аминокислот. Тонкую структуру гена А удалось картировать следующим образом. Было выделено большое число мутантных бактерий, неспособных расти на среде, не содержаш,ей триптофана (ауксотрофы по триптофану). Генетические скрещивания проводились с помощью специального трансдуцирующего бактериофага Pike [134]. В процессе размножения в чувствительных к ним бактериях трансдуцирующие бактериофаги иногда включают в собственную ДНК часть бактериальной хромосомы. В дальнейшем, когда такой фаг заражает другие бактерии, часть его генетической информации может переноситься в результате рекомбинации 3 хромосомы бактерий, переживших инфекцию. Используя серии мутантов с делециями аналогично тому, как это было сделано при картировании гена гЛ, удалось разделить ген А на ряд участков, а исследование частоты рекомбинаций позволило осуществить точное картирование. [c.251]

Умеренный бактериофаг Я, F- и R-факторы бактерий — все способны интегрироваться с клеточной ДНК. Этот процесс связан с расщеплением генов, т. е. по своей химической природе он напоминает рекомбинацию. Однако в случае фага X для интеграции и исключения ДНК необходимо наличие также генов int и xis, котцрые отличаются от генов гес-локуса бактериальной клетки и от гена общей рекомбинации (гее) фага. Тем не менее в химическом отношении эти процессы также поразительно сходны с рекомбинацией. [c.287]

В лизогенных клетках профаг прочно связан с хромосомой клетки-хозяина. При конъюгации клеток профаг вместе с хромосомой хозяина переносится из клетки-донора в клетку-реципиент. Генетические эксперименты показывают, что фаг лямбда присоединен к хромосоме хозяина в совершенно определенном месте (между галактозным опероном и биотиновым локусом). Вначале предполагали, что ДНК бактериофага только прикрепляется к хромосоме бактерии в этом участке. Однако в результате составления генетических карт фага, а также из опытов по рекомбинации стало ясно, что фаговая ДНК при лизогенизации не просто прикрепляется к бактериальной ДНК, а включается в нее. [c.150]

Высокая вероятность генетической рекомбинации у фагов и большое число потомков, получаемых в каждом опыте, обусловили широкое использование бактериофагов в генетических экспериментах. Именно на бактериофагах были сделаны многие важные открытия в молекулярной генетике. Особенно возросла роль бактериофагов как объектов исследования после работы Херши и Чейз, впервые показавших, что при заражении бактериальной клетки в нее проникает только ДНК (но не белок) фага (см. фиг. 157, литический цикл). [c.484]

Рекомбинация у бактериофагов не всегда осуществляется тем же путем, что и у высших организмов. Так, два реципрок-ных кроссовера лишь в среднем образуются с одинаковой частотой. В некоторых клетках могут резко преобладать кроссоверы какого-то одного типа. Это указывает на то, что механизм рекомбинации у фагов так или иначе отклоняется от обычного перекреста, существующего у высших организмов. Тем не менее рекомбинация происходит достаточно регулярно, чтобы для бактериофагов также можно было построить генетические карты, расположив на них гены в определенной последовательности и на разных расстояниях друг от друга. В генетическом отношении фаги ведут себя как гаплоидные организмы с одной группой сцепления. [c.259]

Для наименьшей частицы гена, которая способна давать внешне проявляюшуюся мутацию, американский исследователь Бензер, изучавший бактериофаги, ввел термин мутон. Термин цистрон также введен Бензером. Для обозначения наименьших единиц внутри цистрона, между которыми может происходить перекрест, а следовательно и рекомбинации, Бензер предложил термин рекон. В таких случаях частота перекрестов, вероятно, чрезвычайно низка, однако для Aspergillus все же удалось продемонстрировать частоту перекреста [c.266]

В заключение раздела, посвященного рекомбинации, рассмотрил генетическую карту (рис. 51). Тут мы несколько забегаем вперед, ибо это карта одного из генов бактериофага, а черед бактериофагов еще не наступил (см. стр. 144). Но это делу не помешает. [c.135]

Бактерии и в самом деле скрещиваются друг с другом. Если смешать клетки двух различных ауксотрофных штаммов Es heri hia oli К12, то среди их потомков обнаруживаются рекомбинанты, ауксотрофные сразу по двум факторам роста, а также рекомбинанты, возвратившиеся к дикому типу (т. е. прототрофы, или анауксотрофы). Однако в данном случае необходим прямой контакт между двумя бактериальными клетками в отличие от трансдукции (когда участок бактериального генома переносится из клетки в клетку бактериофагами) или трансформации (когда участок генома, свободно блуждая, проникает в клетку-реципиент). Показано, что если разделить два штамма, способных к взаимной рекомбинации, поместив их в U-образную трубку со стеклянной пористой перегородкой, не пропускающей бактерий, но легко проницаемой для фагов и фрагментов генома, то рекомбинации не происходит. [c.170]

Для сравнения приведем здесь оценки масштаба генетической карты у других организмов. У бактериофага Т , но Бензеру, 1 единица рекомбинации соответствует 250 парам нуклеотидов, у Drosophila, по Понтекорво, — 3 -10 пар нуклеотидов. Зная масштаб генетической карты, можно определить физический размер одного цистрона и оценить кодовое число. Мы видели выше (стр. 333), что размеры цистрона фосфатазы составляют примерно 0,3 единицы вероятности рекомбинации (по расстояниям на генной карте между крайними из изученных мутантов).Это соответствует 1500 парам нуклеотидных звеньев. Молекулярный вес цистрона Р составляет 1500 330 2 = 10 . Белок фосфатаза имеет молекулярный вес 80 ООО, т. е. состоит примерно из 800 аминокислотных звеньев, но опыт показывает, что в макромолекуле этого белка имеется 2 одинаковые структурные единицы. Следовательно, кодированы 400 аминокислотных звеньев белка С помощью 1500 нуклеотидных звеньев нуклеиновой кислоты. [c.340]

Все рассмотренные тины мутаций фага ведут себя, как правило, как точечные мутации. Нетрудно, однако, получить с помощью, мутагенеза и двойные и тройные мутанты, поврен денные или измененные одновременно в нескольких локусах. Самое важное-свойство бактериофагов — чрезвычайная легкость, с какой опи подвергаются генетической рекомбинации, когда различные му- [c.367]

Сопоставляя перечисленные факты, мы приходим к следующей модели генетической рекомбинации в фагах. При созревании бактериофагов внутри бактериальной клетки образуется резервуар (pool) фаговой ДНК, содержащий 30—50 двойных спиралей. Они служат матрицами, и на них фермент полинуклеотндсинтетаза [c.374]

Эксперимент Херши - Чейза свидетельствовал о важной генетической роли ДНК. Существуют две причины, по которым именно этот эксперимент был сразу признан в качестве решающего доказательства генетической роли ДНК, тогда как эксперименты Эвери, Мак-Леода и МакКарти по трансформации пневмококков не обратили на себя такого внимания. Во-первых, эксперимент был поставлен на бактериофаге, относительно которого было хорошо известно, что по характеру наследования признаков он аналогичен высшим организмам на фаге Т2 было продемонстрировано существование мутаций и, так же как у высших организмов, описана рекомбинация мутантных генов. Во-вторых, проводившиеся между 1944 и 1952 годами химические исследования состава ДНК многих различных организмов опровергли широко распространенное ранее представление о ДНК как о простом полимере, в котором один тетрануклеотид многократно повторяется во всех молекулах. Эти исследования обнаружили, что ДНК обладает достаточной химической сложностью, чтобы служить веществом наследственности. [c.97]

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]

Рис. 5-66. Сайт-специфическая рекомбинация, посредством которой ДНК бактериофага X внедряется в хромосому клетки-хозяина (Е. oli). Особые участки (сайты), которые узнает интеграза (серый круг), представляют собой определенные нуклеотидные последовательности ДНК. Здесь их

Механизм сайт-специфической рекомбинации обеспечивает и исключение фага из бактериальной хромосомы, после чего начинается его быстрое размножение в бактериальной клетке. Реакция исключения катализируется комплексом, в состав которого входит помимо интегразы еще один белок бактериофага, который этот вирус начинает продуцировать лишь в том случае, если клетка-хозяин подвергается стрессу (см. рис. 9-20). [c.311]

Его двухцепочечная ДНК способна существовать как в линейной, так и в кольцевой форме. Развитие бактериофага может пойти, как это здесь изображено, и по литическому, и по лизогенному пути. Повреждение ДНК клетки, находящейся в лизогенном состоянии, вынуждает интегрированную фаговую ДНК (профаг) выйти из хромосомы хозяина и начать литический цикл. Включение фаговой ДНК в хромосому хозяина и выход из хромосомы осуществляются путем сайт-специфической генетической рекомбинации, катализируемой особым белком бактериофага так [c.319]

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]

Рис. 9-19. Схема комплекса ДНК—белок, образуемого интегразой фага лямбда, ферментом, осуществляющим встраивание ДНК бактериофага в хозяйскую хромосому Е. соИ. Этот комплекс катализирует сайт-специфическую рекомбинацию, разрывая и воссоединяя спирали ДНК бактериофага лямбда и бактерии по определенным участкам, называемым сайтами прикрепления (см. рис. 5-66). (С изменениями по Е. Ri het

Рис. 9-20. Исключение бактериофага лямбда из хромосомы бактерии контролируется носредством кооперативного и конкурентного взаимодействия межд> сайт-специфическими ДНК-связывающими белками. Реакция катализируется интегразой фага лямбда и является противоположной по своему действию сайт-специфической рекомбинации, показанной на рис. 9-19. А. Общая схема реакции и некоторые участвующие в ней сайты связывания белков (указаны не все сайты). Для исключения необходимы разрыв и воссоединение двойной спирали ДНК в сайтах рекомбинации I и 2 при этом образуется кольцевая хромосома фага лямбда. Int-интеграза фага лямбда. Xis-эксцизионаза фага лямбда, а 1HF и FIS -белки, образуемые бактериальной клеткой-хозяином. Б. Активация исключения белком FIS указанные стадии, по-видимом>, имеют место при низких концентрациях белков Int и Xis. Как показано, ряд белков при связывании сильно изгибают ДНК. Хотя белок Int катализирует реакцию

Тетрадный анализ у грибов показал, что подобные изменения, как правило, не происходят. Не согласовывались с этой гипотезой и данные цитологического изучения результатов кроссинговера. Однако окончательное выяснение механизма реципрокных обменов и доказательство физического обмена участками родительских молекул ДНК при рекомбинации было получено значительно позже — в 1961 г. в эксперименте М. Мезельсона и Дж. Уэйгла, изучавших рекомбинацию у бактериофага А,. [c.148]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология