Бактериофаг Т rll-мутанты

Рис. 15.4. Изменение разбивки считываемой последовательности на триплеты в результате мутации со сдвигом рамки . Бактериофаг Т4 способен образовывать лизоцим. Этот фермент кодируется геном фага. Вверху представлен отрезок нормальной нуклеотидной последовательности (фаг дикого типа) и указаны соответствующие аминокислоты, Внизу приведена нуклеотидная последовательность двойного мутанта, полученного из дикого типа в результате двукратной обработки профлавином. Нуклеотид А во втором триплете утрачен, и начиная с этого места триплеты считываются неправильно ( рамка считывания сдвинута). В результате включения О в конце пятого неверного триплета в дальнейшем восстанавливается правильный порядок считывания. Таким образом, нуклеотидные последовательности двойного мутанта и дикого типа различны только на участке от второго до пятого триплета включительно. Если кодируемые этими триплетами аминокислоты не существенны для функции данного белка, то вторая мутация восстанавливает свойства (фенотип) дикого типа (генетическая супрессия).

Получить накопительную культуру мутантов, устойчивых к антибиотикам, ядам или бактериофагам, довольно легко. На среде, к которой добавлен соответствующий агент, выживают только устойчивые к нему мутанты, а клетки дикого типа гибнут. [c.450]

Мутанты, устойчивые к ингибиторам, антибиотикам, ядам или бактериофагам [c.452]

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]

Эта модель была проверена, экспериментально на мутантах бактериофага Т4, индуцированных акридиновыми красителями, в опытах Крика и его сотрудников (1961). Так было получено доказательство того, что кодовое отношение равно (или кратно) 3. [c.495]

Перекрывающийся код, т. е. код, при котором одно основание кодирует две соседние аминокислоты или даже несколько аминокислот, маловероятен, так как обнаружено, что у некоторых мутантов ВТМ изменена одна-единственная аминокислота. Не-перекрывающийся код допустим, если предположение об участии молекул-адаптеров в синтезе белка является правильным, поскольку в этом случае необходимость прямого контакта между аминокислотами и кодирующими их основаниями исключается. Тщательный анализ мутаций бактериофага Т4 позволил сделать [c.375]

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]

Переходим теперь к рассмотрению генетики бактериофагов, сыгравшей столь важную роль в молекулярной биологии. Начнем с рассмотрения мутантов фагов Та и Т4. Существует два способа отбора мутантов фагов. Оба способа независимы и потому относятся к разным и независимым генетическим локусам. [c.366]

Первый способ заключается в отборе мутантов по морфологии стерильных пятен, образуемых частицами бактериофага на твердой питательной среде. Напомним, как производится титрование бактериофагов. На пластинку питательного агара в чашке Петри наливают небольшую порцию расплавленного мягкого агара (берется 0,65%-й агар с питательной средой, он плавится ири 45° С). Туда же вносится некоторый объем суспензии бактерий, на которых фаг паразитирует, например Е. соИ В для [c.366]

Подобно температурочувствительным мутантам, amber- и o hre-мутанты могут быть получены практически для любого гена бактериофага. Мутантов с терминацией цепи, у которых утерянные гены не имеют жизненно важного значения для бактерий, можно распознать, обеспечив перенос генов либо путем скрещивания, либо путем вирус- [c.254]

Рис. 5-54. Получение у бактерий и бактериофагов мутантов с различными нарушениями репликации ДНК открыло возможности для выявления и очистки ферментов, выполняющих какую-либо еше не известную функцию, необходимую для ренликации ДНК у прокариот. Использованные здесь темнературочувствительные мутанты принадлежат к так называемым условным мутантам, обычно их фермент нормально функционирует нри низкой температуре и не работает при высокой. У безусловных мутантов с нарушениями репликации синтез ДНК не идет ни нри низкой, ни при высокой температуре, и потому эти мутанты обречены на гибель. В модифицированной форме такие тесты на комплементацию in vitro полезны

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]

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]

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]

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]

Поскольку транспозоны не способны к автономной репликации, для переноса их из одной бактериальной клетки в другую необходим так называемый вектор (переносчик). Векторами могут служить плазмиды или бактериофаги. Следует упомянуть, чТо колифаг мю ( фаг-мута-тор ), подобно транспозону, обладает способностью внедряться в различные участки бактериальной хромосомы и вызывать мутации. По этой причине фаг мю был назван гигантским транспозоном , и его используют в повседневной практике получения мутантов Е. oli. [c.447]

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]

Разработан изящный метод очистки Т4-специфичной РНК и выделения информационной РНК, соответствующей ограниченному генетическому сегменту ДНК бактериофага. Денатурированную Т4-ДНК конденсировали с помощью дициклогексилкарбодиимида с фосфатом ацетилированной целлюлозы [562]. Через колонку из этого материала в разбавленном буфере при 55° пропускали суммарную РНК из зараженных клеток Es heri hia oli для осуществления гибридизации. Не связавшуюся в комплекс РНК (хозяина) элюировали, а затем буфером очень низкой ионной силы при 65° с колонки была снята Т4-информационная РНК. Состав оснований Т4-РНК этого типа (свободной от РНК Е. соН) сходен с составом оснований Т4-ДНК, связанной с фосфатом целлюлозы это еще раз подтверждает то, что адсорбция осуществляется за счет специфического образования комплементарно связанных водородными связями гибридных комплексов РНК — ДНК- Подобная обработка суммарной Т4-информационной РНК на второй колонке, содержащей ДНК из мутанта Т4, г 1272, полученного в результате деле-ции (т. е. ДНК, потерявшую специфическую последовательность [c.370]

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]

Область хромосомы с прямо относится к способности бактериофага X образовать профаг. На генетической карте изображены положения несколькнх характерных мутантов фага с утраченной или уменьшенной способностью к лизогенизации. Таковы мутант с ( lear — светлый) и мутант со (от слова кокарда), дающий светлые стерильные пятна, но с небольшим мутным кружком в центре. В области с находятся цистроны, управляющие синтезом ряда бел- [c.383]

Рис. 125. Различные типы стерильных пятен, образуемые мутантами бактериофага на чашках Петрп. 1 — дикпйтпи, 2 — мутант г, 3 — мутант 11, 1 — мутант 1н-. [c.526]

Андерсон и др. [1152] в опытах с четырьмя различными микробиологическими системами изучали способность более ста пестицидов вызывать точковые мутации у микроорганизмов. Применяемые тесты представляли собой видоизмененный тест Амеса с использованием мутантов бактериофага. В тестах были испытаны следующие пестициды, применяемые иногда в качестве регуляторов роста какодиловая кислота, 4-ХФУ (4-хлорфеноксиуксусная кислота), 4-ХФП (4-хлорфеноксииро-пионовая кислота), 2,4-Д, диносеб, димекват, диурон, ДНОК, эндотал, ГМК (гидразид малеиновой кислоты), монурон, паракват и 2,3,6-трихлорбензойная кислота. Ни одно из этих веществ не вызывало точковых мутаций в использовавшихся микробиологических системах. В качестве стандартов применялись такие известные мутагены, как 5-бромурацил и 2-амннопурин. Несколько обычных веществ, таких как сахароза, минеральные удобрения, аспирин и перец, вызывали мутации с такой же частотой, что и испытывавшиеся пестициды. Авторы полагают, что результаты их опытов могут служить доказательством отсутствия мутагенных свойств у этих пестицидов. Ранее Нортроп [1153] на основании тестов, проводимых с используемыми им микробиологическими системами, включил ГМК в число мутагенов, однако это заключение не было подтверждено Андерсоном и др. В системе микробиологической пробы Нортропа использовалась индукция образования вируса. [c.125]

При глубинном культивировании с аэрацией и взбалтыванием разновидности berliner и entomo idus оказались лизогенными. Появление бактериофага в результате лизиса бактерии обнаружено как с помош,ью электронного микроскопа, так и биологическим тестированием. При исследовании данного явленпя в культурах Вас. thuringiensis мы пытались установить лизогенные разновидности, определить поведение различных разновидностей но отношению к фагу (чувствительность или устойчивость), а также получить устойчивые мутанты. [c.401]

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]

Эти наблюдения были интерпретированы Херши в терминах классических представлений о сцеплении генов, выработанных 40 лет назад Морганом и Стёртевантом. Херши предположил, что генетический материал бактериофага состоит из расположенных в линейном порядке генов, каждый из которых несет генетическую информацию о каком-либо признаке вируса, подобно генам в хромосомах высших форм. Таким образом, разные мутанты фагов несут различные мутантные гены, и каждому мутантному признаку соответствует определенный участок, или локус, в такой линейной структуре сцепленных генов. Следовательно, геномы двух мутантных фагов h я г, сосуществующих в зараженной ими бактериальной клетке, можно представить в следующем виде [c.288]

Другим весьма эффективным для бактериофагов мутагеном, действующим in vitro, является азотистая кислота HNOj. При инкубации суспензии Т-четных фагов при 25 °С с 0,05 М азотистой кислотой при pH 4,0 происходит инактивация фаговой популяции с периодом полужизни 10 мин. Доля различных мутантов (среди выживших частиц) с течением времени возрастает. Кинетика появления этих мутантов позволяет предположить, что каждый из них возникает в результате взаимодействия одной молекулы азотистой кислоты с фаговой ДНК. Прямое химическое изучение реакции азотистой кислоты с модельными нуклеотидными соединениями и с интактными молекулами нуклеиновых кислот показывает, что наиболее вероятный механизм этой реакции состоит в окислительном дезаминировании цитозина до урацила (или, в случае ДНК Т-четных фа- [c.320]

Как отмечалось в гл. ХИ1, в 1953 г. Бензер начал собирать большую коллекцию гП-мутантов бактериофага Т4. Следует напомнить, что эти мутанты способны расти на обычных штаммах Е. соИ, на которых они формируют мутантные бляшки с характерной / -морфологией, но не растут на штаммах К, т. е. штаммах Е. соИ, несущих профаг "к, на которых фаг г дикого типа развивается нормально. В 1960 г. Бензер неожиданно обнаружил, что в его большой коллекции гП-мутантов содержится несколько амбивалентных фагов, которые не могут расти на одних К-штаммах бактерий, но могут расти на других К-штаммах. При дальнейшем исследовании этого неожиданного явления было выявлено три класса амбивалентных мутантов мутанты фага, относящиеся к каждому из этих классов, могли расти на одном из трех бактериальных штаммов К, но не могли расти на двух других. Каждый из трех классов мутантов включал около одной тридцатой из нескольких сотен мутантных сайтов, которые к тому времени были идентифицированы Бензером в гИА- и в гПВ-генах. [c.450]

Как упоминалось в гл. XII, в 1960 г. был открыт класс условно-летальных мутантов бактериофага Т4, названных amber- или ат-мутантами. Напомним, что а/тг ег-мутация может возникнуть в любом из многих генов бактериофага и приводит к тому, что нормальный продукт этого гена не синтезируется при заражении обычных непермиссивных клеток Е. соИ (вследствие этого мутантный бактериофаг не может размножаться в этом хозяине). Однако при заражении клеток пермиссивного штамма К, фаговый атЬег-мутапт способен синтезировать нормальный продукт мутировавшего гена (и в этом случае происходит размножение фага). Теперь рассмотрим природу этого странного фенотипа фаговых мутантов. [c.453]

Биохимические исследования жизненного цикла бактериофагов семейства 2 были в значительной степени дополнены работами по выделению и исследованию фаговых мутантов. Эти мутанты относились в основном к тем же двум условно-летальным типам, которые были использованы при построении кольцевой генетической карты Т-четных фагов а) чувствительные к температуре ( т ззеп5е ) мутанты, неспособные размножаться при повышенной температуре, при которой происходит развитие фага дикого типа, и б) ат6ег(нонсенс)-мутанты, способные размножаться только в клетках штаммов, несущих супрессорную мутацию, обеспечивающую-включение приемлемой аминокислоты в растущую полипептидную цепь под влиянием мутантного бессмысленного кодона УАГ (УАА или УГА). [c.474]

Пташке надеялся, что в этих условиях значительная часть остаточного синтеза белка будет приходиться на образование продукта гена с1 супер-инфицирующими бактериофагами, так как синтез белков клетки-хозяина был подавлен предварительной обработкой, а синтез большинства вегетативных белков фага не мог происходить из-за присутствия эндогенного иммунитетного репрессора. Действительно, после экстракции и хроматографического фракционирования радиоактивных белков из таких клеток оказалось, что одну из фракций можно идентифицировать как продукт гена с1. Эта фракция обнаруживалась, только если бактерии заражали бактериофагами Яс1+, содержащими нормальный ген репрессора, и отсутствовала при заражении атйег-мутантами по гену с1. Определение скорости седиментации этой белковой фракции в градиенте плотности сахарозы показало, что ее молекулярная масса соответствует длине полипептидной цепи примерно в 200 аминокислот, т. е. близка к молекулярной массе одной из четырех субъединиц, составляющих /ас-репрессор. [c.492]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология