Трансдукция и лизогения

БИОЛОГИЯ УМЕРЕННЫХ ФАГОВ, ЛИЗОГЕНИЯ И ТРАНСДУКЦИИ 279 [c.279]

БИОЛОГИЯ УМЕРЕННЫХ ФАГОВ, ЛИЗОГЕНИЯ И ТРАНСДУКЦИЯ 283 [c.283]

Каковы основные различия между лизогенией, трансдукцией и трансформацией [c.287]

В трансдукции плазмид могут принимать участие и специфически трансдуцирующие фаги. Если на плазмидной ДНК имеется соответствующий участок для включения профага, то при индукции лизогенных клонов можно обнаружить частицы, специфически трансдуцирующие фрагменты плазмидной ДНК, расположенные по флангам от места включения профага. Это представляет определенный интерес для анализа отдельных плазмидных генов, а также в генно-инженерных экспериментах. [c.101]

Не следует смешивать трансдукцию и лизогенную (вирусную) конверсию (нехромосомная лизогения), при которой также изменяется фенотип бактерий. Попавший в клетку фаг либо вегетирует и лизирует бактерии, либо, в случае профагов, индуцирует у части зараженных клеток иммунную реакцию, предотвращающую вегетацию фага и лизис бактерий. Так возникает лизогенное состояние, когда геном фага в виде профага находится в интегрированном с бактериальной хромосомой состоянии. Тогда некоторые гены фага непосредственно (контролируя образование особого фермента) или опосредованно (взаимодействуя с бактериальными генами) изменяют фенотип зараженной клетки. Например, S-формы колоний туберкулезных микобактерий могут возникать при лизогенизации шероховатых штаммов. [c.106]

Трансдукция. Трансдукция — это перенос генетического материала от бактерии-донора к бактерии-реципиенту с помощью фага. Впервые явление трансдукции было открыто в 1951 г. Ледербергом с сотрудниками у Salmonella typhimurium. Сейчас различают неспецифическую и специфическую трансдукции. При неспецифической трансдукции возможен перенос фагом любого признака от бактерии-донора к бактерии-реципиенту. Перенос осуществляется только умеренными (невирулентными) фагами. Умеренные фаги способны заражать бактерии, однако не размножаются в них и не вызывают лизиса, а включаются в ДНК бактериальной клетки и в таком неинфекционном состоянии в виде так называемого профага передаются от клетки к клетке при размножении. Культуры бактерий, содержащие профаг, называются лизогенными. В этих культурах с небольшой частотой (в одной из 10 — 10 клеток) наблюдается спонтанное размножение фага и происходит лизис клетки с освобождением фаговых частиц, обнаруживаемых с помощью бактерий-индикаторов, для которых такой фаг вирулентен. [c.108]

Явление неспецифической трансдукции можно представить на следующем примере. Если инфицировать фагом Р-22 штамм-донор S. typhimurium, обладающий определенными признаками, а затем подействовать полученным лизатом на лизогенный для этого фага штамм-реципиент той же бактерии, не имеющий этих признаков, то среди клеток реципиента обнаруживаются особи, обладающие одним из признаков донора. При этом к разным клеткам могут переноситься различные признаки. Считают, что отдельные частицы фага Р-22, вирулентного для донора, размножаясь в клетке, захватывают фрагменты бактериальной ДНК- Попадая в клетки лизогенного для фага Р-22 штамма-реципиента, эти частицы, включаясь в ДНК, переносят признаки, закодированные на таких фрагментах. Включение (интеграция) трансдуцируемого участка ДНК в хромосому реципиента происходит по типу разрыв-воссоединение . Обычно переносимые фрагменты довольно короткие из-за небольших размеров частицы фага. Поэтому, как правило, в клетку-реципиент переносится, в отличие от процесса трансформации, только один признак. Попадание двух частиц фага, несущих различные гены, в одну п ту же клетку мало вероятно. Если же при транс- [c.108]

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]

В 1952 г. Ледерберг и Зиндер открыли новое важное явление — перенос генетических локусов из одного штамма бактерий в другой частицами фага. Явление это получило название трансдукции в отличие от трансформации, происходящей без участия фага. В настоящее время трансдукция — один из важнейших методов изучения генетических карт бактерий. Возможно, что это самый общий метод получения генетической рекомбинации у бактерий. Трансдукция наблюдается при инфицировании рецепторного штамма бактерий фагом, выращенным на другом штамме, донор-ном, с отличным генотипом. Трансдукция отличается от ранее рассмотренной конверсии тем, что а) она вовсе необязательно относится к рецепторным клеткам в лизогенном состоянии лизогенный рецепторный штамм представляет лишь ряд чисто практических удобств, так как огромное большинство клеток в нем выживает после инъекции фагадга ДНК б) переносимые при траис-дукции свойства целиком связаны с генотипом клеток-доноров в то же время лизогенпая конверсия практически не зависит от свойств клеток, на которых был выращен вирулентный фаг. [c.388]

Подобная лизогенная культура может быть индуцирована ультрафиолетовым светом или другими методами. Тогда она лизирует с образование фагов X и Xdg примерно в равных количествах. Ясно, что если использовать этот вторичный лизат для трансдукции локуса Gal" в культуру Е. oli Gal , то мы получим трансдукцию с вероятностью порядка 50% в расчете на частицу фага, или порядка 100% в расчете на фаги Xdg. Таким способом мы приходим от лизата, ведущего трансдукцию с низкой вероятностью (LFT — low frequen y, transdu- [c.393]

После того как было выяснено, что трансдукция осуществляется умеренным фагом Р22, для изучения трансдукции стали использовать следующую методику. Нели зогенный штамм-донор заражают фагом Р22 и некоторое время выжидают, чтобы фаг мог размножиться и лизировать чувствительные клетки. Полученный препарат фага очищают от клеток, которые остались нелизированными, и заражают им культуру лизогенного или нелизогенного штамма-реципиента. Затем зараженные бактерии высевают на селективную плотную среду, на которой могут размножаться только клетки, получившие в результате трансдукции какой-либо определенный признак от штамма-донора. Если штамм-реципиент лизогенен и несет профаг Р22, он иммунен к фагу Р22 и, следовг ельно, все клетки- [c.353]

Открытие дефектности трансдуцирующего фага К, осуществляющего специфическую трансдукцию, стимулировало аналогичные опыты для проверки возможной дефектности трансдуцирующего фага Р1, у которого трансдукция неспецифична. В ранних исследованиях по неспецифической трансдукции трансдуктанты, полученные после заражения нелизогенных реципиентов, были обычно лизогенными (т. е. несли профаг трансдуцирующего фага). Это объяснялось тем, что не принималось соответствующих предосторожностей для предотвращения множественного заражения нелизогенных реципиентов препаратом трансдуцирующего фага. Когда удалось наконец подобрать условия для действительно единичного заражения, оказалось, что в геноме трансдуцирующего фага Р1 также имеется дефект — функциональный или структурный. Однако в отличие от дефектно-лизогенных трансдуктантов, образующихся при единичном заражении нелизогенных реципиентов Gal" фагом Xag, почти все трансдуктанты, возникающие при единичном заражении нелизогенных реципиентов трансдуцирующим фагом Р1, оказались нелизогенными и чувствительными к тому типу фага, который осуществил трансдукцию, т. е. к фагу Р1. Лизогенные трансдуктанты можно, конечно, получить, если заразить клетки штамма-реципиента с высокой множественностью, т. е. несколькими частцами фага Р1. Однако популяция фагов, высвобождающихся после индукции ультрафиолетом таких лизогениых трансдуктантов, не обладает высокой трансдуцирующей активностью, свойственной HFT-лнза-там, которые получаются в результате индукции клонов гетерозигот GaT/Gal после специфической трансдукции фагом Kdg. [c.355]

Пожалуй, наименее оригинальна и несколько фрагментарна последняя глава книги, посвященная биологии умеренных фагов, лизогении и трансдукции. Вместе с тем несомненно, что хотя бы краткое обсуждение этой проблемы в книге о структуре и функции вирусов и вирусном онкогенезе необходимо. [c.7]

Когда умеренные фаги превращаются в литические, их действие (вызывают лизис) немногим отличается от действия вирулентных фагов и заслуживает обсуждения лишь постольку, поскольку это необходимо, чтобы понять явление лизогении. Это обсуждение основных черт лизогении и связанных с ней явлений общей или специальной трансдукции — процессов, представляющих большой интерес как с биолого-генетической, так и с молекулярной точки зрения,— будет по необходимости кратким и в силу этой краткости поверхностным. Для более глубокого обсуждения этой сложной и увлекательной темы мы отошлем читателя к другим источникам [106, 193, ЗОН. [c.277]

Общая трансдукция и лизогения представляют собой два родственных явления. Некоторые умеренные фаги, по-видимому, не имеют определенного, высокоспецифического места прикрепления, а могут включаться в любой участок генома хозяина. Обусловленное этим явление общей трансдукции было впервые обнаружено для фага PLT22, поражающего Salmoneila typhimurium [577]. Более полно оно было изучено для фага Р1 (размножающегося в клетках Е. соИ), чья генетическая карта изучена доволь- [c.281]

Бактериальные вирусы делят на вирулентные, при инфицировании которыми все зараженные клетки гибнут с высвобождением новых фаговых частиц, и умеренные, вызывающие либо лизис инфицированных бактерий с высвобождением потомства новых фагов, либо их лизо-генизацию [4]. В лизогенном состоянии фаговый геном, называемый уже профагом, реплицируется синхронно с бактериальной хромосомой в форме плазмиды или включаясь в хромосому. Несмотря на то что вирулентные фаги и вирулентные мутанты умеренных фагов способны к трансдукции, в природе основной приток генов в бактерии за счет трансдукции обусловлен лизогенными умеренными фагами, которые представляют собой наиболее простые системы для изучения. [c.80]

Чтобы получить специфически трансдуцирующие лизаты, нужен штамм донора, лизогенного по отношению к трансдуцирующему фагу. В зависимости от конкретной системы лизат можно приготовить индукцией штам-ма-лизогена ультрафиолетом или митомицином С еще лучше, если у этого штамма имеется профаг, индуцируемый тепловой обработкой, для которого лизогения стабильно поддерживается при 30 °С, а литическая реакция индуцируется обработкой при температуре 37 °С [19]. Чтобы получить лизаты для общей трансдукции, инфицированные бактерии-доноры обычно выращивают в жидкой среде или высевают в чашки методом наслоения мягкого агара, где наблюдается сплошной лизис [2]. Для обеспечения максимального выхода фага и в том и [c.82]

Ввиду того что фаг Я обычно включается в хромосому Е. соИ между генами gal и Ыо, в норме этим фагом трансдуцируются генетические признаки, детерминируемые именно этими генами [4, 18, 22]. Трансдукцию можно продемонстрировать, взяв нелизогенный реципиентный штамм с мутацией в гене gal, например штамм 6 (табл. 14.1) и штамм донора gal+, например штамм 5 (табл. 14.1), подвергаемый лизогенизации фагом Я с1857. Последний несет мутацию, делающую температурочувствительным репрессорный белок, необходимый для наступления и поддержания лизогенного состояния бактериальный штамм остается лизогениым, пока растет при 30 °С, но индуцируется и лизируется с высвобождением фага, если выращивается при 37°С. [c.84]

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]

Когда эксперименты по трансдукции проводят с целью количественной оценки частоты генов в клетках-донорах, котрансдукции и др., целесообразно использовать реципиентные штаммы, лизогенные по фагу Р1 кс. В тех же случаях, когда трансдукцию применяют для создания штаммов, это нежелательно. Лизогенные реципиентные штаммы создают следующим образом. [c.94]

Когда используют нелизогенный реципиент, множественность заражения обычно составляет 1 или немного меньше при этом клетки, зарал енные частицами трансдуцирующего фага Р1, уже не заражаются другими частицами того же фага и поэтому не теряются вследствие лизиса. Поскольку адсорбция фага Р1 протекает не очень быстро (при 37 °С за 20—30 мин, прошедшие после введения, к клеткам прикрепляется только 30—50% фага), исходное количество фаговых частиц берут из расчета 2—3 на одну бактерию тогда множественность эффективного заражения будет равна 1. В случае использования лизогенного реципиента при повторном заражении клеток фагом выход трансдуктантов не снижается, так как лизогенные клетки иммунны к суперинфицированию фагом Р1 L4. Чтобы убедиться в этом, можно добавить Р1 Ь4-лизат родителя-донора к нелизогенному и лизогенному штаммам из расчета 0,5, 2,5 и 12,5 фаговых частиц на одну бактерию. Последней, наибольшей, множественности заражения достичь довольно трудно, если лизат имеет титр 10 ° ПОЕ/мл. Трансдукцию в этих случаях осуществляют следующим образом. [c.97]

При общей трансдукции в реципиентную клетку поступает фрагмент двунитевой ДНК донора. Он может сразу же включиться в хромосому реципиента, вследствие чего формируются стабильные клоны рекомбинатного генотипа. При специфической трансдукции фрагмент хромосомы донора может остаться соединенным с генетическим материалом фага и бактерия становится лизогенной по данному профагу. Возникает диплоидное в отношении трансдуцированных генов (мерозиготное) состояние. Оно сохраняется при клеточных делениях неопределенно долго. Клоны, несущие такой профаг, обнаруживают нестабильность. [c.99]

Смотреть страницы где упоминается термин Трансдукция и лизогения: [c.107] [c.483] [c.381] [c.389] [c.391] [c.334] [c.335] [c.337] [c.339] [c.343] [c.345] [c.347] [c.348] [c.349] [c.351] [c.353] [c.355] [c.357] [c.359] [c.361] [c.363] [c.368] [c.282] [c.81] [c.90] [c.315]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология