Лизогенный цикл

Фиг. 157. Жизненный цикл умеренного (лизогенного) бактериофага.

Описанный наиболее типичный путь развития вирусной инфекции называют литическим. В некоторых случаях наряду с литическим типом инфекции возможен другой путь — лизогенный, при котором ДНК вируса встраивается в хромосому хозяина и на протяжении многих циклов деления клеток хозяина размножается в составе хозяйской ДНК. В некоторых специальных условиях, например при УФ-облучении или действии проникающей радиации, ДНК вируса может выйти из состава хромосомной ДНК и переключиться на литический путь развития. Наиболее детально лизогенный путь развития изучен на примере бактериофага А, паразитирующего на клетках Е.соИ. [c.112]

Присутствие репрессора объясняет явление иммунитета. Если в лизогенную клетку проникает вторая молекула ДНК фага лямбда, белок-репрессор, синтезируемый геномом ранее интегрированного фага, будет немедленно связываться с операторами 0 и Ок нового генома. Это препятствует вступлению второго фага в литический цикл. [c.213]

ИНДУКЦИЯ ПРОФАГА. Вырезание профага из генома клетки-хозяина, разрушение лизогенного репрессора и начало литического (инфекционного). цикла. [c.521]

Лизогения поддерживается благодаря аутогенному циклу [c.210]

Природа такого контролирующего цикла объясняет биологические особенности лизогенного состояния. Лизогения стабильна, так как контролирующая система обеспечивает непрерывное выражение гена с1, пока концентрация репрессора остается достаточной. Это приводит к тому, что операторы Оь и Ок остаются постоянно занятыми. В результате репрессии всего литического каскада это ведет к сохранению профага в его инертной форме. [c.213]

Таким образом, балансирование между лизогенией и литическим циклом зависит от концентрации репрессора. Интактный репрессор находится в клетке в концентрации, достаточной для обеспечения занятости операторов. Но, если репрессор расщепляется, его концентрация становится малой из-за низкого сродства отделенных N-концевых доменов к оператору. Слишком высокая концентрация репрессора делала бы невозможной индукцию литического цикла таким способом слишком низкий уровень, естественно, делает невозможным сохранение лизогенного состояния. [c.214]

Лизогения. Один из двух возможных исходов инфекции бактерии-хозяина умеренным фагом. При этом фаговый геном репрессирован и ДНК фага реплицируется в составе бактериальной хромосомы, формируя лизогенную, устойчивую к повторной инфекции этим фагом клетку. Иногда лизогенная клетка может индуцироваться и бактерия может лизиро-ваться, освобождая большое количество фаговых частиц. Другой исход инфекции-литический цикл развития. [c.309]

Литическая комплементация гораздо проще. Клетки His заражают пулом гибридных фагов и высевают на минимальные чашки без гистидина. Тот фаг, который комплементирует клетки His , должен бы образовывать бляшки. Однако все клетки заражены и потому не могут расти и образовывать газон. В результате если проводить высев обычным образом, то должны бы образоваться бляшки (прозрачные пятна) на прозрачной чашке. Поэтому важно, чтобы на такие чашки высевалось очень много клеток — столько, чтобы чашка слегка замутилась. Тогда можно будет ясно разглядеть прозрачные бляшки. Так как во время литического цикла происходит активная транскрипция генома фага X, то желательно, чтобы клонированная последовательность, попавшая в центральную область генома фага, транскрибировалась и с какого-нибудь фагового промотора. В этом случае встроенные гены могут экспрессироваться во время литического цикла инфекции, даже если при них нет собственного промотора. Поэтому фаг, выявленный на основании результатов комплементации при литической инфекции, может быть и неспособным комплементировать в двойном лизогене. Поскольку бля- [c.43]

Однако при УФ-облучении почти все лизогенные клетки в популяции лизируются и дадут новый урожай фага X. Ультрафиолетовый свет включает или индуцирует молчавшие до сих пор фаговые гены, и начинается литический цикл. Литический цикл в лизогенных клетках индуцируют многие [c.20]

Одна из наиболее сложных каскадных систем принадлежит фагу лямбда. Сам по себе каскад при литическом развитии является простым в нем используются два регулятора, контролиру19щие последовательные стадии развития. Однако цикл литического развития смыкается с циклом установления лизогении, как это суммировано на рис. 16.5. При введении ДНК фага лямбда в новую клетку-хозяина литический и лизогенный циклы запускаются одним и тем же способом. Оба цикла требуют экспрессии предранних и задержанно ранних генов. Однако на следующем этапе эти циклы дивергируют. Литическое развитие происходит, если экспрессируются поздние гены лизогенное состояние устанавливается, если синтезируется необходимый репрессор. [c.208]

В лизогенном цикле различают три стадии установление лизогенного состояния, его поддержание и выход из лизогенного состояния. Для установления состояния профага необходимо, чтобы вирусная ДНК интегрировалась с ДНК клетки-хозяина и литические функции вируса были инактивированы. Эти процессы протекают очень сложно, и до конца они не изучены. Подтер -жание состояния профага, наоборот, сравнительно несложный процесс. А. Дейл Кей-зер (А. Dale Kaiser) показал, что из всех генов про фага экспрессируется только ген с1. Этот ген кодирует -репрессор, который связывается с двумя операторными участками Ol и Or (рис. 28.19). Связывание Х-ре-прессора с Ol непосредственно препят- [c.122]

ДНК включается в хромосому Е. соИ как профаг и реплицируется в клетке вместе с нормальными бактериальными генами (состояние лизогении). Однако при недостатке питательных веществ или иных неблагоприятных обстоятельствах интегрированная фаговая ДНК высвобождается, и запускается литический цикл развития. Размер ДНК фага X составляет примерно 50 т. п. н., причем значительная ее часть (около 20 т. п. н.) несущественна для размножения фага и отвечает за его встраивание в хозяйскую ДНК. В связи с этим возникла идея, что ее можно заменить фрагментом другой ДНК эквивалентного размера. Образующаяся рекомбинантная молекула будет реплицироваться в клетке как ДНК рекомбинантного фага X, вставшего на литический путь развития. [c.72]

Интеграция и индукция фага к (лямбда). Изучение фага лямбда (X), лизогенного для Es heri hia oli К12, позволило выяснить, каким образом профаг связан с бактериальной хромосомой. Лизогенизация бактерий этим фагом может служить примером жизненного цикла умеренно- [c.148]

Рис, 4.13. Жизненные циклы умеренного фага (на примере фага лямбда). После инфекции Es heri hia oli фагом лямбда происходит либо репродукция фага с последующим лизисом литический цикл), либо лизогенизация бактерии. ДНК фага представлена линейной двойной спиралью. В бактерии она замыкается в кольцо. Это кольцо может оставаться автономным или интегрироваться в бактериальную ДНК. В первом случае раззвертывается литический цикл. Замкнутая в кольцо ДНК реплицируется. В результате репликации по способу катящегося кольца получается цепочка из четырех копий фаговой ДНК. Гены фага запускают синтез и сборку белков головки и отростка и упаковку по одной копии ДНК в каждую головку фага. Головки спонтанно соединяются с отростками. При лизисе клетки-хозяина высвобождается около сотни зрелых фагов, которые в свою очередь могут инфицировать клетки. Однако кольцевая ДНК фага может также потерять свою автономию и включиться (интегрироваться) в ДНК хозяина, В этом случае клетка становится лизогенной. Латентный фаг, или профаг , реплицируется совместно с хромосомой клетки-хозяина. Лизогенная бактерия может неограниченно делиться, не подвергаясь лизису. Исключение (из хромосомы) фаговой ДНК, приводящее к лизису клетки, может произойти спонтанно или под действием индуцирующего фактора-облучения или мутагена. [c.149]

Переходы между лизогенным и литическим способами существования могут происходить в любом направлении. Если фаг, образованный в литическом цикле, проникает в клетку новой бактерии-хозяина, он может либо повторить литический цикл, либо перейти в лизогенное состояние. Выбор зависит от условий инфекции и генотипов фага и бактерии. Профаг может быть выведен из лизогенного состояния с помощью процесса, названного индукцией. В этом случае он исключается из бактериального генома и образует свободную фаговую ДНК, которая затем прохбдит через литический путь развития. [c.206]

Фаг лямбда имеет только два предранних гена, транскрибируемых независимо РНК-полимеразой клетки-хозяина. Один из них, его, вьшолняет двойную функцию 1) предотвращает синтез лизогенного репрессора (условие, необходимое для осуществления литического цикла) и 2) выключает экспрессию предранних генов (ненужных на более поздних этапах литического цикла). Другой предран-ний ген-ЛГ, кодирующий, как мы видели в гл. 13, фактор антитерминации, благодаря которому транскрипция переходит в область, содержащую задержанно ранние гены. [c.208]

Репрессорный белок кодируется геном с1. Мутанты по этому гену не способны поддерживать состояние лизогении и обречены всегда вступать в литический цикл. Это послужило основанием для того, чтобы ген получил название с-гена (от англ. lear plaque), отражающее фенотип образующихся при инфекции прозрачных пятен. При инфицировании бактериальной культуры фагом клетки лизируются, образуя области, которые при посеве культуры на чашку выглядят как бляшки (стерильные пятна). При использовании фага дикого типа небольшая зона таких пятен является мутной, поскольку она содержит клетки, которые не лизировались, так как стали лизогенными. Мутации el предотвращают лизогенизацию в результате бляшки содержат только лизированные клетки и поэтому оказываются прозрачными. [c.211]

Индукция профага к переходу в литический цикл происходит в том случае, если лизогенная система нарущена. [c.213]

Это случается при инактивации репрессора, присутствующего в клетке. Аутогенная природа цикла предопределяет высокую чувствительность ответа. Во-первых, отсутствие репрессора позволяет РНК-полимеразе связаться с промоторами Р1 и Рк и начать литический цикл, как это показано на рис. 16.8. Во-вторых, так как присутствие репрессора необходимо для его собственного синтеза, выражение гена с1 останавливается, как только существующий репрессор разрушается. Это препятствует дальнейшему синтезу репрессора, способного заместить поврежденные молекулы. В результате может начаться литический цикл без каких-либо вмешательств со стороны системы, поддерживающей лизогению. [c.213]

Димерная структура репрессора имеет критическое значение для сохранения лизогенного состояния. Индукция лизогенного профага к вступлению в литический цикл вызывается разрезанием субъединицы репрессора в области коннектора, между аминокислотными остатками 111 и 112. (В известном смысле это соответствует ал-лостерическому изменению в конформации, возникающему при инактивации репрессора низкомолекулярным индуктором бактериального оперона,-способности, которой не обладает лизогенный репрессор.) [c.214]

Но что произойдет, если димер репрессора свяжется с оператором Or3 Этот сайт перекрывается с сайтом связывания РНК-полимеразы в промоторе Рм- Таким образом, если концентрация репрессора становится достаточно большой, чтобы занять оператор ОкЗ, транскрипция гена с1 предотвращается. Это в свою очередь приведет к уменьшению концентрации репрессора в результате оператор ОкЗ становится свободным, и аутогенный цикл может быть опять пущен в ход, так как оператор Or 2 остается занятым. Этим обеспечивается механизм, предотвращающий накопление репрессора в слишком большой концентрации. (Однако концентрация репрессора в лизогенных бактериях не является достаточно высокой для достижения такого эффекта. Поэтому его значение in vivo остается неясным.) Формально репрессор является аутогенным регулятором своего собственного выражения, который функционирует как положительный регулятор при низких концентрациях и как отрицательный-при высоких. [c.216]

Мы не будем сейчас детально рассматривать другие функции, необходимые для установления лизогенного состояния, и лишь заметим, что инфицирующая ДНК фага лямбда должна быть интегрирована с бактериальным геномом (гл. 35). Для интеграции необходимо образование продукта гена int, который экспрессируется со своего собственного промотора Р. Для инициирования транскрипции необходимы продукты генов lI/ IlL Последовательность промотора Pi проявляет гомологию с последовательностью Ре- Функции, необходимые для установления лизогенного контролирующего цикла, подчиняются тому же контролю, что и функция, физически необходимая для манипулирования ДНК. Таким образом, завершение процесса лизогенизации находится под контролем, обеспечивающим осуществление всех необходимых событий в согласованной последовательности. [c.218]

Исходным событием при вступлении в литический цикл является связывание белка Сго в операторе Or 3. Это блокирует систему сохранения лизогении на стадии инициирования транскрипции в промоторе Рм- Затем продукт Сго должен связаться с оператором Or 1 или Or 2 и с Ol 1 или Ol 2, чтобы подавить выражение ранних генов. В результате выражение генов сП и с111 будет приостановлено, а это, в свою очередь, приведет к пре- [c.219]

Переход ДНК фага лямбда из одного жизненного цикла в другой включает два типа событий. Во-первых, способ выражения генов регулируется, как описано в гл. 16. В период лизогении устанавливается и поддерживается репрессия операторов во время литического цикла репрессия отсутствует. Во-вторых, физическое состояние ДНК различно в лизогенном и литическом состояниях взаимопревращение этих состояний обеспечивается сайтопецифической рекомбинацией. [c.453]

Фаг Ми может находиться в клетке в альтернативных состояниях, осуществляя литический цикл или лизогени-зируя клетку. Он был открыт благодаря его способности вызывать мутации в Е. соИ. Мутации возникают при внедрении фагового генома, содержащего 37 т.п.н., в случайные сайты (с региональной специфичностью) бактериальной ДНК. При этом реверсий с доступной определению частотой не происходит. [c.469]

В фаговом геноме сайт POP и гены int и xis примыкают друг к другу, образуя своего рода обособленную функциональную единицу, ответственную за сайт-специфическую рекомбинацию. Транскрипция генов int и xis находится под контролем двух различных промоторов. Один из них расположен вне вышеупомянутой структурно-функциональной единицы, что обеспечивает согласование инициации рекомбинационных процессов с определенными этапами в жизненном цикле фага. На начальной стадии инфекции фагом X транскрипция гена int активируется регуляторным белком сП. При его участии РНК-полимераза может считывать int с промотора pj, локализованного внутри гена xis. Благодаря этому экспрессируется только ген int и образуется интеграза, обеспечивающая встраивание инфицирующего фага в сайт ВОВ на хромосоме клетки-хозяина (рис. 14.13). С другой стороны, когда в лизогенной [c.153]

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]

Второй тип — умеренные фаги. В ходе продуктивной инфекции клетки умеренным фагом возможны два принципиально разных пути его развития литический, в общем (по своему исходу) подобный литическому циклу вирулентных фагов, и лизогенный, когда геном умеренного фага переходит в особое состояние — профаг. Клетка, несущая профаг, называется лизогенной или просто лизогеном (поскольку в определенных условиях она может претерпеть литическое развитие фага). В состоянии профага геном умеренного фага передается от клетки ее потомкам при [c.169]

Следствием осуществления фагом циклов гюследовательных инфекций бактерий, растущих па поверхности твердой среды или в полужидком агаре (газон), является образование негативной колонии (НК), называемой также иногда стерильным пятном, бляшкой. Вид НК — признак, чрезвычайно специфичщлй для данного фага, иногда для группы родственных фагов. Признаки, которые, позволяют отличить НК одного фага от НК другого фага, разнообразны наличие и размер зоны центрального лизиса наличие, степень и характер роста в этой зоне устойчивых бактерий определяют степень мутности центра НК наличие и размер ореола (часто зависит от выделения клетками литических ферментов) характер края (ровный или рваный, четкий или постепенно переходящий в газон). Иногда — и это специфический признак определенных фагов — НК обладают опалесценцией (голубоватый оттенок в отраженном свете), опалесценция возникает за счет рассеяния света большим количеством фаговых частиц в НК- Специфичен вид НК у умеренных фагов (в их центре обычно растут лизогенные бактерии). Отбор и испытание клеток из центра НК часто позволяет определить, что фаг действительно является умеренным. Следует, однако, заметить, что не у всех умеренных фагов бактериальный рост в центре НК бывает хороню [c.186]

Для каждого из фагов существуют в природе или могут быть получены в лаборатории дефектные варианты. Дефектные фаги неспособны осуществлять полноценный цикл продуктивной инфекции с образованием живого фага-потомства. У дефектных фагов нарушены функции каких-то существенных генов, обязательных для литического развития фага. Существенными генами принято называть гены, обязательные для поддержания вируса в любом из свойственных ему состояний — литическом или лизогенном. Гены, необязательные для осуществления нормального цикла развития данного фага в стандартных условиях (хозяин, среда, температура инкубации и др.), принято обозначать как несуш,ественные или, что более правильно, добавочные. Становится все очевиднее, что эти гены контролируют осуществление определенных функций, причем в некоторых условиях их функции могут стать необходимыми, существенными. Например, развитие фага Т4 в лизогенных по фагу X клетках Е. oli зависит от состояния генов гП фага Т4. [c.189]

Вирулентные фаги (например, фаг Т4 Е. oli) всегда лизи-руют зараженные ими бактерии и имеют только один путь развития — литический цикл, описанный выше. Умеренные фаги (например, фаг К или Р1 Е. соИ) могут вести себя по-разному после проникновения в клетку хромосома фага либо вовлекается в литический цикл, либо вступает с клеткой-хозяином в своего рода симбиотические отношения — превращается в профаг и передается всему потомству данной клетки (рис. 13). Бактерии, которые содержат профаг, называются лизогенными. Профаг может находиться в клетке в виде автономной плазмиды, реплицирующейся синхронно с хромосомой бактерии (фаг Р1), либо в интегрированном в хромосому состоянии (фаг X). [c.95]

Следует отметить, что трансфекция может осуществляться также, если использовать хромосомную ДНК, содержащую профаг, выделенную из лизогенных клеток. При поглощении этой ДНК реципиентными клетками могут наблюдаться разные исходы, но чаще всего инфекция идет по литическому циклу с образованием зрелых фаговых частиц (W. Roming, 1968). [c.118]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология