Бактериофаги и мутации бактерий

Существуют также мутации бактерий, вызывающие устойчивость к определенным бактериофагам или антибиотикам. Первые из них обычно влияют на способность фага прикрепляться к бактерии-мутанту, поскольку у мутанта несколько изменены белки мембраны. Устойчивые (резистентные) мутанты легко отбираются при посеве клеток, подвергнутых действию какого-либо мутагена, непосредственно на среду, содержащую данный фаг или антибиотик выросшая бактериальная колония и есть мутант. Мутации, вызывающие устойчивость к определенным антибиотикам, хорошо известны, поскольку они создают серьезную проблему для медицины и здравоохранения. Фенотип устойчивости к фагу Т1, обозначается символом Т1 (фенотип чувствительности к фагу-Т1 ). Соответственно, устойчивость и чувствительность к антибиотику стрептомицину обозначают как Str и Str . Ген чувствительности к фагу Т1 обозначается как ton, (ton -синоним Т1 ген чувствительности к стрептомицину-sir (sir -синоним sir ). [c.229]

Полученные Лурия и Дельбрюком статистические данные в пользу спонтанного происхождения мутаций бактерий и проведенное ими определение частоты мутаций не просто знаменуют собой начало генетики бактерий. Эта работа представляет собой также и первый из нескольких случаев удачного выбора экспериментального материала, способствовавших дальнейшему развитию этой науки. Как выяснилось позднее, Лурия и Дельбрюк смогли обнаружить спонтанное мутирование бактерий к устойчивости к фагу потому, что они использовали фаг Т1, который является вирулентным бактериофагом. Случись Лурия и Дельбрюку выбрать какой-либо из фагов, получивших позднее название умеренных , и они вынуждены были бы сделать вывод, что бактерии приобретают признак устойчивости в результате контакта с антибактериальным агентом на чашке с агаром, и волей-неволей внесли бы свой вклад в укрепление последнего оплота ламаркизма. [c.141]

Подобный мутагенный эффект оказывают и другие аналоги НК, например 6-мер-капто- или 6-аминопурин Мутагенное действие 2-аминопурина проявляется на бактериях и бактериофагах, хотя в норме он имеется в цианофагах Будучи аналогом азотистых оснований нуклеиновых кислот, 2-аминопурин (Ал) индуцирует ошибку включения В обоих случаях произошли мутации типа транзиций (см) опшбга.в1 чения. [c.220]

Изучение спонтанных и индуцированных мутаций до сих пор еще представляет собой главный метод расширения наших знаний о генах. Особенно важные и интересные результаты в этой области были получены на микроорганизмах, грибах и бактериях. Даже бактериофаги, которые едва ли можно рассматривать как самостоятельные организмы, оказались прекрасным материалом для изучения природы генов. [c.260]

Вполне определенный смысл имеют также мутации, приводящие к резистентности бактерий к бактериофагу. Здесь, оказывается, следует рассмотреть два разных случая. [c.299]

Первый случай относится к резистентности ко многим фагам, например Т , Tj, Т4, Tg, Т,. Все эти бактериофаги должны предварительно прикрепиться к поверхности клеточной оболочки, после чего они вводят внутрь клетки свою ДНК, чем и вызывается заражение клетки. Прикрепление фагов происходит к определенным структурным участкам клеточной оболочки, всегда имеющимся в диком типе клеток. Мутация может вызвать утрату клеткой соответствующих областей на ее внешней поверхности, что вызовет неспособность фагов прикрепляться к клетке. Подобный мутант будет резистентным к фагу, причем подобная мутация будет иметь характер некоторой недостаточности — неспособности синтезировать продукт, свойственный дикому штамму бактерий. [c.299]

На первый взгляд наиболее разительное отличие в характере распределения мутаций гемоглобина и распределения мутаций у микроорганизмов заключается в редкости возникновения у человека мутаций сдвига рамки считывания У бактерий большинство мутаций, поддающихся биохимическому анализу, представлено именно мутациями сдвига рамки считывания [1698], а у бактериофагов они составляют большую часть мутаций, зависящих от репликации [53] Кроме того, нет оснований предполагать, что из всех возможных делеций, происходят лишь те, которые включают три или кратное трем число пар нуклеотидов Очевидно, что делец многих пар нуклеотидов будут часто приводить к сдвигам рамок считывания На рис 5 23 это смещение скорректировано посредством умножения наблюдаемой частоты делеций на 3 Одна- [c.187]

Детальному анализу подверглись мутации в области гП бактериофага Т4 [53]. Преобладающее большинство из них связано с репликацией и представляет собой сдвиги рамок считывания. Особенно часто такие мутации возникают в двух горячих точках. Если исключить из рассмотрения мутации, происходящие в них, отношение частот сдвигов рамок считывания к одиночным нуклеотидным заменам снижается с 3,3 до 1,6. Данные, свидетельствующие о том, что и у бактерий мутации зависят от репликации, представлены в работе Кондо [c.192]

Если исследуют мутации, дающие селективное преимущество, то мутантов легко выявить методом отпечатков, или реплик, предложенным Э. и Дж. Ледерберг (рис. 12.2). Например, при изучении мутаций устойчивости Е. соИ к бактериофагу Т1 (мутанты Топ" ) клетки бактерии высевают на агаризованную среду в чашки Петри таким образом, чтобы на них образовались отдельные колонии. Затем при помощи бархатной печатки эти колонии перепечатывают на чашки с нанесенной суспензией частиц фага TI. Большая часть клеток исходной (чувствительной) культуры (Топ) не будет образовывать колоний, поскольку их лизирует бактериофаг. Вырастут лишь отдельные мутантные колонии (Топ"), устойчивые к фагу. Сравнивая частоту мутантов в контрольном и опытном (например, облученном ультрафиолетовым светом) вариантах, легко определить частоту индуцированных мутаций. [c.298]

Пытаясь найти по возможности более простые системы для изучения синтеза ДНК, многие исследователи обратились к мелким ДНК-содержащим вирусам типа ФХ174 и М13. Они не обошли при этом вниманием бактериофаги, снабженные отростками фаги Я, Т7 и Т4, а также плазмиду колицина Е-1. Преимущество этих систем состоит в том, что для них легче смоделировать репликацию ДНК в клеточных экстрактах, а кроме того, ДНК вирусов и плазмид хорошо изучены с генетической точки зрения. Во многих случаях репликация зависит как от генов вируса, так и от генов клетки-хозяина. Так, например, мутации генов dnaB, D, Е, F и О приводят к потере способности поддерживать рост фага X точно так же, как и в случае, когда инактивированы /s-гены. Вместе с тем фаг X сохраняет способность к репликации в бактериях с мутантными генами А я С. Многие вирусы, в том числе Т-четные фаги, содержат гены, кодирующие синтез своих собственных специфических ДНК-полимераз и других белков, необходимых для репликации. [c.276]

Так, Дж. Дрейк обратил внимание на то, что у различных микроорганизмов — бактерий, бактериофагов, грибов — общая частота спонтанного мутирования в пересчете на репликацию генома приблизительно одинакова — около 1 %. Поскольку величина генома у микроорганизмов варьирует более чем в 1000 раз, и средняя мутабильность в пересчете на пару нуклеотидов или на один ген среднего размера должна варьировать обратно пропорционально размеру генома, т. е. более чем в 1000 раз. Пока неизвестно, каким образом выравнивается частота мутаций в пересчете на гаплоидный геном и почему у диплоидных организмов эта величина, по некоторым данным, возрастает почти до 100% на геном за половое поколение. [c.315]

В конце 50-х — начале 60-х годов структуру гена изучали на основе рекомбинации аллельных мутаций у целого ряда объектов эукариотических микроорганизмов, бактерий, бактериофагов, дрозофилы, мышей и высших растений. Венцом этого периода в раз- [c.374]

Изменения в структуре ДНК встречаются очень редко. Так, например, в среднем ген может удвоиться 10 раз, прежде чем произойдет заметная мутация [128а]. Тем не менее, работая с бактериями нли бактериофагами, мы можем обследовать чрезвычайно большое число особей в поисках мутаций. Если, например, посеять один миллион вирусных частиц на чашку с агаром в условиях, позволяющих распознать мутацию определенного гена, то в среднем мы можем надеяться обнаружить один мутант. Наиболее часто встречаются мутации, обусловленные заменами пар оснований (точковые мутации). Оии происходят в результате включения неправильного основания при репликации или репарации ДНК. При таких мутациях одно основание в триплете кодона замещается другим. В результате возникает другой кодон, что приводит к замене в соответствующем белке одной аминокислоты на другую . Замену одного пиримидина на другой С—)-Т или Т—)-С) или одного пурина на другой пурин иногда называют транзицией, тогда как замену пурина на пиримидин или, [c.246]

Как можно ответить на вопрос о том, локализованы ли мутации в одном и том же гене, в близко расположенных генах или же в генах, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии Ответ на этот вопрос можно получить с помощью теста на комплементацию. Если два мутантных бактериофага несут мутации в разных генах, то при заражении бактерии обоими мутантными фагами одновременно часто оказывается, что бактериофаги могут размножаться в бактерии-хозяине. Поскольку в этйм случае у каждого фага есть неповрежденный ген для Одного из двух затронутых белков, все генетические функции в этом случае выполняются. Если же у обоих мутантных фагов поврежден Один и тот же ген, то такие фаги не смогут дополнять функции друг Друга при совместном заражении. Такой эксперимент часто называют Чис-гранс-сравнением. Одновременное заражение двумя различными мутантами — это транс-тест. В качестве же контроля используют цис-тест бактерию заражают одновременно рекомбинантом, несущим обе мутации в одной и той же ДНК, и стандартным фагом. В этом случае репликация должна протекать нормально. [c.250]

Почти до середины XX в. среди бактериологов господствовало мнение, что в отличие от других живых организмов бактерии при неблагоприятных внешних воздействиях выживают не благодаря случайным генетическим изменениям (мутациям), а вследствие того, что именно эти воздействия в большинстве случаев запускают физиологические процессы, которые и позволяют бактериям выжить. Эта теория была опровергнута исследованиями С.Е. Лурия и М. Дельбрюка (Luria S.E., Delbru k М., Geneti s 28 491-511, 1943), которые доказали, что устойчивость Е. соИ к бактериальным вирусам (бактериофагам) обусловлена именно произошедшими в них мутациями, а не реакцией бактерий на воздействие со стороны бактериофага. Эти данные нашли подтверждение в работах других авторов, изучавших последствие других неблагоприятных внешних воздействий. Исследования Лурия—Дельбрюка положили начало современной генетике микроорганизмов. [c.26]

Основные научные работы посвящены механизму наследственности в бактериях и бактериофагах и биохимическим эффектам мутаций. Изучал (с 1954) природу взаимоотношений между профагом и генетическим материалом бактерий. Исследовал генетику ли-зогении. [c.187]

У вирусов бактерий (бактериофагов) были получены мутации нескольких типов. Мутантный фаг, как правило, отличается от фага дикого тина спектром литического действия (круг возможных хозяев) или морфологией стерильных пятен. Недавно были обнаружены другие мутанты (так называемые условно летальные)-, отбор этих мутантов основан на их чувствительности к повышенной температуре (такие ts-мутанты способны расти, скажем, при 30, но не при 40°) или на их способности размножаться в клетках какого-то одного определенного типа и неспособности размножаться на близкородственных бактериальных штаммах. Мутанты этой последней группы называются ашЬег-мутантами или просто ат-мутантами. Было показано, что у фагов Т2 и Т4 как мутации ат, так и мутации ts локализованы в различных участках хромосомы. Известно, что эти участки контролируют синтез не только обычных фаговых белков, но и других белков, которые вырабатываются зараженной бактериальной клеткой и необходимы для синтеза компонентов фага, в особенности его ДНК. Анализ всех этих мутантов позволил построить детальные генетические карты для нескольких вирусов бактерий. [c.487]

У бактериофагов особенно легко выявляются такие мутанты, которые связаны с приобретением или утратой способности поражать некоторые типы бактерий. Если, например, бактериальную культуру, расположенную на агаровой пластинке, покрыть суспензией фаговых частиц, которые, вообще говоря, не способны поражать данный бактериальный штамм, то с большей частью агаровой пластинки ничего не произойдет. Однако в некоторых местах можно будет обнаружить круглые светлые дыркл (стерильные пятна или бляшки), которые образовались вследствие того, что бактерии под действием фага подверглись лизису. Лизис в свою очередь был вызван тем, что произошла спонтанная мутация, в результате которой определенная фаговая частица и все ее потомки стали вирулентными. Этот новый штамм можно выделить, если взять фагов из того места, где обнаружено пятно. [c.257]

Особенно плодотворным оказалось изучение X. м. у микроорганизмов. Популяции микроорганизмов, состоящие пз отдельных клеток с одинаковым метаболизмом, позволяют изучать элементарные процессы, контролируемые ферментами, синтез каждого из к-рых управляется отдельным геном. Всякое изменение гена при мутации неизбежно отражается на метаболизме клетки и может быть описано вполне точно. Цикл развития бактерий или бактериофагов исчисляется минутами и работа на этих объектах позволяет проводить опыты на миллиардах особей. Химич. мутагены вызывают у микроорганизмов комплекс генных мутаций, к-рые могут относиться к любому из его признаков, нанр. а) несиособность бактерий синтезировать необходимые метаболиты (аминокислоты, пурины, ниримидины, витамины и т. и.) б) способность или неспособность бактерий утилизировать различные источники энергии в) чувствительность или [c.327]

Другой тип мутантов, сыгравших большую роль в развитии генетики фагов, был открыт Лурия, который еще в период зарождения генетики бактерий как науки изучал мутации Е. соН Топ - Ton т. е. от чувствительности к устойчивости по отношению к фагу Т1 (гл. VI). Аналогичные спонтанные мутации приводят к тому, что из чувствительных к фагу Т2 клеток Е. соН (Tto ) дикого типа образуются мутанты Tio ". Устойчивость этих бактериальных мутантов обусловлена структурной модификацией их клеточной оболочки, в результате которой не происходит стерео-специфической фиксации органов адсорбции отростка фага Т2 на соответствующих рецепторах клетки. В результате фаг уже не может присоединиться к клетке, и, следовательно, ДНК фага не может быть инъецирована внутрь клетки хозяина. Почему же тогда, несмотря на то что бактерии могут мутировать в устойчивую к фагу форму, в природе до сих пор существуют чувствительные к бактериофагу штаммы Почему в результате естественного отбора чувствительные формы не заменились устойчивыми Почему бактериальные вирусы до сих пор не лишились всех подходящих хозяев и не вымерли в результате этого Ответить на эти вопросы, как и на многие другие вопросы, касающиеся проблем эволюции, не так просто, однако одной из причин сохранения в природе бактериальных штаммов, чувствительных к фагу, могут быть открытые Лурия в 1945 г. мутанты с измененным спектром литического действия. Такие мутантные фаги с измененным спектром литического действия способны преодолеть устойчивость нечувствительных к фагу мутантов бактерий благодаря небольшим изменениям структуры органа адсорбции (по сравнению с фагом дикого типа). Эти структурные изменения позволяют мутантным органам адсорбции осуществлять стереоспецифическую реакцию с рецепторами мутантной фагоустойчивой бактерии, несмотря на модификацию клеточной оболочки, препятствующей присоединению фага дикого типа. Однако появление мутантов с измененным спектром литического действия ни в коей мере не может положить конец борьбе за существование, так как бактериальный штамм, устойчивый к фагу дикого типа и чувствительный к мутантному фагу с измененным спектром литического действия, может образовывать сверхустойчивый бактериальный мутант, устойчивый к обоим фагам. На появление сверхустойчивого бактериального штамма фаг, чтобы не оказаться побежденным, может ответить образованием мутанта со сверхизмененным спектром литического действия. Таким образом, сосуществование в природе бактерий и бактериальных вирусов поддерживается за счет тонкого мутационного равновесия, спасающего обоих антагонистов от полного вымирания. [c.280]

Р. в Нанси. Его обучение на мед. ф-те Парижского ун-та (1939— 1940) было прервано войной. В 1940—1944 в качестве хирурга служил во французских войсках, сражавшихся против гитлеровцев в Северной Африке. В 1945— 1947 завершил свое мед. образование в Парижском ун-те. В 1950 начал работать нод руководством А. М. Львова в Пастеровском ин-те, с 1960 директор отдела клеточной генетики в этом ин-те. С 1955 проф. Коллеж де Франс, Осн, работы посвящены изучению механизма наследственности бактерий и бактериофагов и биохимическим эффектам мутаций. Изучал (с 1954) природу взаимоотношений между профагом и генетическим мат-лом бактерий. Исследовал генетику лизог ении. [c.164]

Картированные гены ауксотрофности по триптофану образуют опе-рон (см. гл. 15), в котором последовательность расположения генов соответствует последовательным биохимическим реакциям, приводящим к синтезу триптофана. Мы уже видели, что мутации, влияющие на утилизацию лактозы, расположены в хромосоме очень близко друг от друга (рис. 8.16). Такое кучное расположение генов, определяющих родственные генетические функции-это один из наиболее важных фактов, обнаруженных при изучении генетической организации бактерий. Вспомним, что кучное расположение генов, определяющих родственные функции, наблюдалось у бактериофагов X. и Т4 (гл. 7). Такая генетическая организация не случайна она, по-видимому, отражает фундаментальные основы регуляции генетических функций у прокариотических организмов. [c.254]

Метод локального мутагенеза, предложенный в 1971 г. Хонгом и Эймсом [13], позволяет выделять мутанты с вновь индуцированными мутациями, локализованными в небольшой области бактериальной хромосомы. Мутации индуцируются в коротком отрезке ДНК бактерии, который содержится в трансдуцирующем бактериофаге, и затем обнаруживаются в клетках, подвергшихся трансдукции, отбором по близко сцепленному маркеру. Таким способом можно селективно получать мутации в области, составляющей около 1 % бактериальной хромосомы. [c.44]

Прогресс в бактериофагии обусловлен прежде всего приложением к бактериофагам (в том числе фагам промышленных бактерий) принципов генетических исследований и сосредоточением усилий многих исследователей иа изучении относительно небольшого числа фагов (лямбдоидные фаги, группа Т-четных фагов и др.), послуживших основными фаговыми моделями при разработке принципов молекулярной генетики. Исследование ряда модельных фагов достигло сейчас очень высокого уровня. Для некоторых из них полностью расшифрована нуклеотидная после-довательнось генома, установлены границы генов, определено положение многих мутаций в последовательности нуклеотидов, выявлены промоторы, операторы, терминаторы, определены возможные рамки считывания и соответствующие им белковые продукты и т. д. Вместе с тем продолжается выявление и новых фагов. Некоторые из них становятся удобными моделями для решения определенных проблем. Например, липидсодержащие бактериофаги используют как модель для изучения структуры мембраны бактериофаги, геном которых представлен несколькими фрагментами РНК, служат хорошей моделью при изучении некоторых сторон репликации вирусов с такими же геномами бактериофаги-транспозоны — прекрасная модель в изучении механизмов транспозиции, играющих существенное значение в канцерогенезе, эволюции и т. д. [c.215]

Спонтанная мутабильность повышается в результате мутационного изменения генов, контролирующих репликацию ДНК. Так, Дж. Спейер в 1965 г. обнаружил, что некоторые мутанты по гену 43 бактериофага Т4 отличаются повышенной частотой возникновения спонтанных мутаций в других генах бактериофага. В частности, некоторые мутанты по гену гП, контролирующему скорость лизиса бактерии, ревертировали к дикому типу г11 в [c.310]

На связь самого процесса рекомбинации с возникновением мутаций указывает корреляция обменов гомологичных участков хромосом с изменениями генов в непосредственной близости к ним. Так, у Ba illus subtilis трансформация сопровождается повышением мутабильности. Известно, что мутаген профлавин (диамино-акридин) вызывает вставки и выпадения оснований у бактериофагов, но он практически не мутагенен для бактерий. Тем не менее с его помощью удалось получить мутантов у Е. соИ в процессе конъюгации. Такой результат согласуется с точкой зрения о мутагенном действии акридинов в процессе рекомбинации. [c.314]

Еще в конце 40-х — начале 50-х годов А. Новик и Л. Сциллард обнаружили, что при выращивании бактерий в хемостате частота мутаций пропорциональна продолжительности клеточной генерации, а не числу делений. Это означало, что мутации могут происходить не только при удвоении генов. Ф. Райан показал, что спонтанные мутации осуществляются в покояищхся клетках Е. соИ, в которых не удается обнаружить синтез ДНК. Спонтанные мутации накапливаются при хранении сухих семян, в покоящихся спорах актиномицетов, в нереплицирующихся частицах бактериофагов. [c.315]

В 1962 г. С. Бензер и С. Чеймп описали так называемые амбер-мутации в локусе гП фага Т4. Они могли ревертировать к дикому типу за счет дополнительных (супрессорных) мутаций в геноме бактерии-хозяина. Аналогичные амбер-мутации, подавляемые теми же генами-супрессорами, были обнаружены во многих генах бактериофага Т4 и бактерии Е. oli. При использовании систем ген — фермент было показано, что амбер-мутации приводят к преждевременному прекращению роста полипептидной цепи и в клетках синтезируются только N-терминальные фрагменты соответствующих белков. В результате амбер-супрессии синтез полипептидов восстанавливается. [c.400]

Форма, организация и функции клетки, т. е. ее жизнь, определяются ее белковым составом и активностью индивидуальных белков. Отсюда следует, что генетические инструкции должны содержать информацию, необходимую для точного синтеза набора белков, характерных для данной клетки. Эта информация закодирована в структуре очень больших молекул дезоксирибонуклеино-кислоты. При делении клетки необходимо точное воспроизведение этих молекул с последующим равным распределением информации между дочерними клетками. Эта информация должна-быть передана от ядра к белковым фабрикам — рибосомам. Изменения химической структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты выявляются в виде мутаций в последующих поколениях. Наибольший вклад в расшифровку механизмов наследственности внесли работы, проведенные на непатогенной кишечной бактерии Es heri hia oli и на бактериофагах (бактериальных вирусах) последние обладают лишь ограниченным количеством генетической информации, содержащейся в нуклеиновой кислоте, которая окружена специфической белковой оболочкой они способны к самовоспроизведению только путем использования синтетического аппарата жи- [c.17]

Если небольшое число фагов Т4 смешивают с большим количеством клеток Е. oli штамма В и затем в тонком слое мягкого агара рапределяют на поверхности толстого слоя питательного агара в чашке Петри, то бактерии растут, образуя сплошной газон , однако в тех местах, где находятся бактерии, инфицированные фагом, фаговые частицы размножаются и убивают все соседние бактерии, приводя к образованию прозрачных круглых бляшек в мутном газоне . Часто наблюдаемая мутация вируса приводит к изменению морфологии бляшки. Мутанты бактериофага Т4, называемые г-мутантами, были сначала открыты по их способ- [c.35]

Вы изучаете транспозон ТпЮ, существующий в прокариотических клетках, и придумали изящный эксперимент, с помощью которого можно выяснить, реплицируется ли ТпЮ во время транспозиции или перемещается безотносительно к репликации ДНК. Ваша идея основана на ключевом различии между этими двумя механизмами если транспозиция нерепликативная, то должны перемещаться обе родительские цепи ТпЮ, если же транспозиция репликативная, то должна перемещаться только одна родительская цепь (рис. 5-35). Вы собираетесь пометить отдельные цепи денатурированными цепями из двух различных ТпЮ. Чтобы эффективно вводить эти гетеродуплексные ТпЮ в бактерии, вы используете ДНК бактериофага лямбда, содержащую ТпЮ. Такая ДНК может быть приготовлена in vitro, а затем упакована в капсиды, чтобы образовался фаг, способный инфицировать клетки. Вы используете неактивный (по причине других мутаций) фаговый геном, так что он не может реплицироваться или встраиваться и в конце концов разрушается таким образом, вкладом этого фагового генома можно пренебречь. [c.39]

Долгое время оставалось неизвестным, что представляет собой вещество, образующее ген, способное к самореп-ликации, мутациям и фенотипическому проявлению. Первые сведения о физических и химических основах наследственности были получены при работе с микроорганизмами бактериями, вирусами и бактериофагами. Эти организмы, ранее изучавшиеся как возбудители болезней человека и домашних животных, оказались удобными объектами для исследования вещества наследственности и природы генетического материала. [c.39]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология