Бактериофаги регуляция генов

В этом разделе мы на нескольких примерах проиллюстрируем механизмы регуляции генной экспрессии, используемые прокариотами, в частности Е. соИ и ее бактериофагами. Более сложные механизмы регуляции у эукариот обсуждаются в гл. 8. [c.172]

Д. Временная регуляция генной экспрессии в жизненном цикле бактериофага X [c.181]

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]

В результате биохимического и генетического изучения белка-репрессора лактозного оперона. репрессора бактериофага лямбда, а также других регуляторных белков у бактерий была сформулирована общая модель регуляции транскрипции у прокариот. Предполагалось, что сайт-специфические белки либо ингибируют, либо стимулируют транскрипцию какого-либо гена, присоединяясь к ДНК рядом с промотором-участком, с которого РНК-полимераза начинает синтез РНК. Считали, что изменение в положении таких регуляторных белков по отношению к ДНК (связывание или отсоединение) включает и выключает гены. [c.183]

Используя такой метод, У. Вуд и другие смогли показать, какие компоненты бактериофага способны к самосборке, а на каких этапах требуется действие генов, управляющих процессом построения частицы бактериофага (рис. 16.10). Многие из этих генов организованы в опероны, которые сгруппированы в нескольких участках генетической карты фага Т4. Казалось бы, уже на уровне биологической организации прокариот и их вирусов выработаны некоторые механизмы регуляции действия гена и генетического контроля морфогенеза. Хотя сборка надмолекулярных структур составляет важный этап внутриклеточного морфогенеза, основные механизмы регуляции действия генов у эукариот работают по-другому. [c.423]

Регуляция транскрипции по типу оперона характерна для прокариот и их вирусов-бактериофагов. Важной особенностью оперонов бактерий и фагов являются последовательности, состоящие из оператора и следующих за ним структурных генов, транскрибируемых как одно целое. У эукариот такие системы не найдены, хотя у них есть промоторные области. Для генов дрожжей, например, обычна ТАТА — последовательность Хогнесса, необходимая для инициации транскрипции. Терминаторы транскрипции — также обязательные элементы эукариотических генов. [c.423]

В качестве примера рассмотрим три системы регулируемой экспрессии рекомбинантных генов в клетках Е. соН, которые получили широкое распространение. В одном случае для контроля экспрессии клонированных генов используют хорошо изученную систему регуляторных элементов лактозного оперона [123], в другом - систему промотор-репрессор-оператор фага [124], в третьем - промоторы и РНК-полимеразы бактериофагов [125]. Принцип регуляции экспрессии рекомбинантных генов в первых двух случаях один и тот же. В векторные молекулы вводятся регуля- [c.108]

Таким образом, ретровирусы, вызывающие опухоли, относятся к трансдуцирующим, подобно бактериофагу к. Когда-то произошла их рекомбинация с клеточной ДНК, и теперь продукт рекомбинации может встраиваться в геном инфицированной клетки (рис. IV.7). Обычно -on имеет другую структуру, чем его клеточный аналог. Кроме того, транскрипция провирусного -on находится под контролем провирусного регуляторного элемента, а не клеточного. Эта аномальная регуляция и/или аномальный продукт экспрессии -on сложным и не [c.346]

Не останавливаясь здесь на тонкостях этой сложной системы регуляции, опишем некоторые ее общие свойства. Центром всей системы являются два фаговых белка белок-репрессор (белок с1) и сго-белок. Каждый из них блокирует синтез другого белка, связываясь с оператором его гена. Присутствие того или другого белка, в свою очередь, включает ряд иных генов, что в конечном итоге приводит к установлению одного из двух стабильных состояний. В состоянии 1 (лизогенное состояние) доминирует лямбда-репрессор, и именно он, а не сго-белок синтезируется. В состоянии 2 (литическое состояние) доминирует и синтезируется сго-белок, а не лямбда-репрессор (рис. 10-32). В состоянии 1 большая часть ДНК стабильно включенного в геном клетки-хозяина бактериофага (профага) не транскрибируется. В состоянии 2 фаговая ДНК интенсивно транскрибируется, реплицируется, упаковывается в новые частицы, которые при лизисе клетки выходят наружу. [c.204]

Обычно рассматривают Три типа переноса генов у бактерий. Первый тип — трансформация — это такой процесс, при котором ДНК одной бактерии — донора переходит в другую бактерию — реципиент. Реципиент-ная клетка, в которой происходит экспрессия генетических признаков донора, называется трансформантом. Второй тип трансдукция — это процесс генного переноса, при котором бактериальный вирус (бактериофаг), размножающийся в клетках бактериального штамма-до-нора, включает в себя часть генетической информации бактерии и после инфицирования другого, реципиент-ного, штамма вызывает иногда наследуемые изменения у последнего. Реципиентная клетка, которая таким путем приобретает признаки донора, называется трансдук-тантом. Третий тип переноса — кон ьюгацця — это процесс, при котором клетки бактериального штамма-доно-ра вступают в непосредственный механический контакт с клетками реципиентного штамма и передают последнему генетический материал. Реципиент, который получает этот материал, называется трансконъюгантом. Наряду с процессом мутирования генов трансформация, трансдукция и конъюгация играют важную роль в появлении новых типов бактерий. Эти процессы очень важны также потому, что они позволяют исследователям, занимающимся бактериальной генетикой, выяснять биохимические и генетические аспекты функционирования бактерий, устанавливать принципы строения, функционирования и регуляции генов, а также более сложных процессов синтеза макромолекул, роста и деления клеток. [c.65]

Книга Марка Пташне Переключение генов принадлежит к особому жанру. Безусловно, это монография. В ней подведен итог более чем 20-летним исследованиям автора, но сделано это в популярной форме, доступной самому широкому кругу читателей. Это, а также чрезвычайная актуальность темы, делает предлагаемую вниманию советского читателя книгу явлением уникальным. Ведь в этой маленькой по объему книжке речь идет о центральном, узловом вопросе молекулярной биологии как регулируется работа генов Пташне дает ответ на этот вопрос для случая регуляции генов у бактериофага которым он сам занимался. Ему удалось разобраться в этой проблеме самым исчерпывающим образом, буквально вплоть до атомного уровня. Книга в целом звучит, как патетическая симфония во славу молекулярной биологии. [c.5]

Исследование вирусов, особенно бактериальных, внесло огромный вклад в наше понимание генетических явлений. Быстрое размножение бактериофагов дает возможность за одни сутки производить скрещивания в потомстве двух последовательных поколений. Аналогичные скрещивания на дрозофиле требуют 3,5 недель, а на кукурузе-по меньшей мере года. Кроме того, огромная численность фаговых популяций, содержащихся в нескольких миллилитрах кyльtypaльнoй жидкости, дает возможность наблюдать очень редкие генетические события. Малый размер геномов многих фагов по сравнению с геномом бактерий, например Е. соН, позволяет идентифицировать все или по крайней мере большинство фаговых генов и весьма подробно представить себе генетическую организацию и регуляцию генома в целом. Геном фага фХ174 состоит всего из девяти генов, геном фага лямбда-менее чем из 60, тогда как геном Е. соН насчитывает, вероятно, несколько тысяч генов. Сочетание этих замечательных достоинств сделало вирусы незаменимыми генетическими объектами и привело к тому, что геномы некоторых бактериофагов изучены в настоящее время лучше, чем каких бы то ни было иных организмов. Они могут служить моделями при анализе строения и работы более сложных геномов. [c.190]

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]

При специфической трансдукции фрагмент бактериальной ДНК связан ковалентно с фаговой хромосомой и реплицируется в ее составе. Это позволяет мультиплицировать трансдуцируемые бактериальные гены и манипулировать ими в лабораторных условиях. Явление специфической трансдукции было открыто при работе с умеренным бактериофагом X, развивающимся в клетках Е. соИ К-12 (Morse et al., 1956). Этот фаг является представителем большого семейства лямбдоидных фагов. Он сыграл исключрггельную роль в развитии молекулярной генетики и генетической инженерии. Столь же значительна роль нитевидных фагов семейства М13. Их ДНК широко используется в качестве векторов. Поэтому для понимания многих аспектов генно-инженерных работ необходимо знать основные элементы их генетики и биологии развития. По трем причинам более детально описан фаг Х. Во-первых, это классический объект, послуживший моделью при изучении регуляции экспрессии генов вообще и временного профаммирования развития фагов в частности. Во-вторых, в 60-е годы он явился объектом, на котором была заложена база генетической инженерии — представление о векторе и возможности клонирования и экспрессии в нем чужеродных генов. В третьих, в 70-е годы [c.103]

Частота встречаемости в определенном соседстве любых двух оснований в ДНК бактерий, бактериофагов и дрожжей зависит от количественного содержания этих оснований в ДНК (табл. 1.1). Частота встречаемости 5 -СО-3 и З -ОС-З в ДНК прокариот почти одинакова и близка к случайной то же самое можно сказать и о д и нуклеотидах 5 -ОА-3 и 5 -АО-3 . Однако в ДНК животных, вирусов животных и растений частоты встречаемости 5 -СО-3 составляют от 1/2 до 1/5 частот 5 -ОС-3. Таким образом, последовательность 5 -СО-3 встречается в ДНК вьющих эукариот довольно редко это связано со способностью данного динуклеотида служить мищенью при метилировании и с его ролью в регуляции эюзпрессии генов. [c.39]

Как можно было предвидеть, терминирование транскрипции некоторых генов контролируется. В ходе дальнейшего изложения мы увидим, что бактериофаг X синтезирует белки-антитерминаторы, обеспечивающие возможность транскрипции и экспрессии некоторых генов (разд. 28.11), У Е. соИ действует система регуляции с использованием специализированных терминирующих сигналов, называемых аттенюаторами, для обеспечения пищевых потребностей клетки (разд. 28.9). [c.59]

Обратимся теперь к роли репрессоров и активаторов транскрипции в регуляции жизненного цикла бактериофага лямбда (X). Зрелая вирусная частица состоит из линейной двухспиральпой молекулы ДНК (48 кЬ), упакованной в белковую оболочку. Существует два пути развития вируса он может разрушить клетку-хозяина или он может стать ее комнонентом (отсюда и название- умеренный). При литическом пути развития происходит полное выражение (экспрессия) фаговых генов, что приводит к лизису бактерии и образованию примерно 100 вирусных частиц потомства. В другом случае развитие фага X может пойти по пути лизогенизаиди клетки, когда его ДНК становится ковалентно связанной с ДНК клетки-хозяина в строго определенном месте (сайт-специфи-ческая интеграция). Этот процесс рекомбинации, в котором участвует кольцевая молекула ДНК фага мы обсудим ниже (разд. 30.16). Когда ДНК фага интегрирует с ДНК клетки-хозяина, большинство фаговых функций выключается. Фаговая ДНК в таком состоянии называется профагом, а клетка-хозяин, содержащая профаг-лг/зо-генной бактерией. Нрофаг реплицируется [c.120]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология