Гены фага

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).

Рис. 156. Схема транскрипции ранних генов фага Т4

Особенность фага N4 — наличие вирус-специфической РНК-полимеразы в составе зрелых вирионов. Этот фермент — крупный белок (УИ, 320 ООО) — продукт позднего фагового гена. Он попадает в заражаемую клетку вместе с вирусной ДНК и обеспечивает транскрипцию ранних генов. Среди продуктов ранних генов имеется вторая вирус-специфическая РНК-полимераза, построенная из трех относительно некрупных неидентичных полипептидных цепей. Эта вторая РНК-полимераза узнает промоторы средних генов. Поздние гены фага N4 транскрибируются, по-видимому, РНК-полимеразой . сои. [c.299]

Рис. 66. Геном фага (красный) прикрепляется к геному бактерии (оранжевый) особым

По такой же общей схеме реплицируется геном фага ф29. [c.268]

Вопрос о роли субъединиц не решен, но известно, что ст-фактор обеспечивает специфическое считывание определенной системы генов. Если от РНК-полимеразы отделить ст-фактор, то эффективность транскрипции так называемых предранних генов фага Т 4 понижается на два порядка, тогда как на неспецифической для этого фермента матрице (тимусной ДНК) влияние о-фактора незначительно. В самом синтезе РНК а-фактор пе [c.565]

Генетическая карта. В результате применения описанного выше метода прерванной конъюгации, позволяющего выяснить временную последовательность переноса генов из клетки-донора, можно составить карту расположения генов в бактериальной хромосоме (рис. 15.17). Скорость их переноса в течение всего процесса остается постоянной. Моменты перехода внутрь клетки-реципиента позволяют судить о расстояниях между ними в хромосоме. При использовании этого метода не удается учитывать различия менее одной минуты. Для более тонкого картирования может служить анализ сцепления при трансдукции (переносе генов фагом). [c.460]

Очень интересно также, что гены фага способны к рекомбинации. Если бактериальная клетка одновременно заражена фагом двух разных типов, то после лизиса обнаруживаются [c.258]

Рис. 63. Развернутый геном фага — вверху начало, внизу конец генома первоначально он весь помещался в головке фаговой частицы.

Включение определенных генов фага X происходит за счет выключения р-зависимых и р-независимых терминаторов, расположенных перед ними, под действием белка, кодируемого геном N. Кроме фагового N-белка в антитерминации участвуют по крайней мере три белка, кодируемых клеткой-хозяином, из которых более подробно изучен белок, кодируемый геном nusA, который способен взаимодействовать с минимальной РНК-полимеразой, занимая на ней место а-субъединицы. Хотя белок NusA является компонентом системы антитерминации, сам по себе он способен удлинять паузы в некоторых участках ДНК и даже вызывать терминацию. [c.161]

Фаг весьма редко переносит одновременно два признака в некоторых случаях это даже совершенно исключено, что, впрочем, легко понять. Подсчитано, что бактериальный геном примерно в 100 раз длиннее, чем геном фага поэтому совместно могут передаваться разве что те гены, которые удалены друг от друга не более чем на одну сотую длины генома. Разумеется, для групп генов, лежащих еще ближе друг к другу, такая совместная передача более вероятна (отметим, кстати, что благодаря всему этому мы получаем превосходный масштаб для составления генетической карты бактериального генома). [c.160]

Из опытов по скрещиванию (рекомбинационный анализ) явствует, что гены расположены в хромосоме линейно. Должна существовать непрерывная цепь, непрерывная двойная спираль ДНК, которая, вероятно, плотно сжата и многократно свернута, причем еще более компактно, чем геном фага или бактерии,— иначе нам бы просто не удалось разглядеть ее [c.298]

Фиг. 154. Карта генов фага Т4.

Ф и г. 172. Карта хромосомы дефектного фага Xdg, на которой показана замена обла- стн h гена фага на бактериальные гены gal. [c.349]

Р еном фага Ми — линейная двухнитевая молекула ДНК, содержащая свыше 30 т. п. н.— имеет важную особенность как левый (Ц, так и правый (Н) концы молекулы содержат клеточные, а не Вирус-специфические нуклеотидные последовательности. В определенном смысле можно сказать, что геном фага Ми всегда находится в форме профага, поскольку он заключен между последовательностями клеточных ДНК. У индивидуальных молекул вирусной ДНК Ь-концы разные и Н-концы разные, даже если популяция геномов образовалась в одной клетке. На границе Ь- и Н-концов С вирус-спецнфической ДНК обнаруживается прямой повтор клеточной ДНК длиной в 5 п. н. в разных молекулах вирусном ДНК [c.285]

Ответ на вопрос о том, почему гены фага X могут в течение определенного времени не проявлять себя, был дан после того, как был обнаружен реирессорный белок [159, 161. Один короткий оперон про-фага % постоянно транскрибируется РНК-нолимеразой Е. соИ. Этот оперон содержит refibi l и rex. Как показано на рис. 15-22, считывание этих генов начинается с 1-иепей ДНК профага. Белок, кодируемый геном с1, играет роль репрессора. Репрессор представляет собой олигомер (чаще всего димер), мол. вес одной субъединицы в котором составляет 27 ООО. Этот белок связывается с двумя операторными участками ДНК профага. Один оператор (о ,) расположен слева, а дру- [c.259]

Рассмотрим теперь вкратце не совсем понятные химические явления, лежащие в основе таких явлений, как генетическая рекомбинация, интеграция вирусной ДНК с геномом клетки-хозяина и исключение профага из хромосомы клетки-хозяина. О сложности процесса рекомбинации свидетельствует тот факт, что у мутантов, дефектных по способности к рекомбинации, мутации локализуются не в одном, а в нескольких участках (генах) хромосомы Е. oli-, соответствующие гены обозначаются через гесА, В, С, F, G и Н. Бактерии с мутациями в некоторых из этих генов необычайно чувствительны к ультрафиолетовому облучению, что свидетельствует об их неспособности репарировать (восстанавливать) повреждения ДНК, вызванные действием ультрафиолета (гл. 13, разд. Г, 2). Из этого следует, что некоторые из ферментов, обеспечивающих процесс рекомбинации, нужны клетке также и для восстановления повреждений, вызванных действием ультрафиолетового излучения. Однако специфические функции большинства продуктов этих генов все еще до конца не выяснены. Считают, что у Е. oli имеются две полноценные системы общей рекомбинации. В геноме фага Я, имеются гены, кодирующие другую рекомбинационную систему, функционирующую независимо от продуктов генов фага Я, inf и xis (рис. 15-15), необходимых для интеграции и исключения генетического материала вируса и обеспечивающих процессы сайт-специфической (для определенных участков геномов) рекомбинации между генами клетки-хозяина и вируса. [c.281]

Умеренные фаги способны вносить существ, изменения в структуру и функционирование бактериального генома благодаря двум процессам - интегращш фаговой ДНК в хромосому бактерии и трансдукции (переносу фагом бактериальных геиов из одних клеток в другие). Трансдуцирую-щие фаги образуются в результате неточного исключения из хромосомы интегрир. фаговой ДНК. При этом часть собственной ДНК фага утрачивается, и вместо нее в фаговый геном включается участок бактериальной ДНК, достигающий иногда значит, размеров. Интегрир. фаги могут мутировать и терять способность к исключению из хромосомы, становясь вследствие этого ее неотъемлемой частью. В этом случае гены фага начинают определять ф-ции клетки, т.е. становятся ее собств. генами. [c.80]

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]

При лизогенной конверсии каждая инфицированная фагом бактерия может проявлять новый фенотип, контролируемый генами фага. И этот контроль продолжается до тех пор, пока в клетке присутствует фаг или профаг. Указанное изменение может затрагивать большое число инфицированных клеток. [c.106]

Лизогения. Одно из двух возможньк состояний клетки-хозяина после заражения умеренным фагом. Лизогения наблюдается в том случае, если геном фага оказывается подавленным и реплицируется в качестве составной части ДНК хозяина. В какой-то момент может произойти индукция генома фага, в результате чего образующиеся фаговые частицы приводят к лизису клетки-хозяина. [c.1013]

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]

М. Пташне [47] выделил репрессор из фага к. Этот репрессор блокирует выражение всех других генов фага, и в результате этот фаг ведет в клетке-хозяине скрытое существование. Клетки хозяина облучали ультрафиолетом, разрушая их ДНК- Синтез клеточных белков при этом резко сокращался. Облученные клетки заражали большим количеством фага %, который в этих условиях почти не синтезировал никаких белков, кроме репрессоров. При добавлении к зараженным клеткам радиоактивных аминокислот и последующей хроматографии на ДЭАЭ-целлю- [c.72]

Рис. 68. Гетерогенотность. Геном фага (красный) проникает в бактерию, несущую ген Gal (вверху). Путем обмена он перехватывает этот ген Gat (в середине) и переносит его в следующую клетку-хозяина. Если последняя была ОаГ, то теперь она становится гетерогенотной по галактозному участку, так как теперь в ней содержатся и

Нуклеиновая кислота, о которой здесь идет речь,— это РНК, и притом фаговая РНК. Спигелман работал с РНК фага Q , который заражает штамм Hfr Es heri hia oli Q13 (теперь все эти обозначения уже кое-что говорят читателю в крайнем случае он может снова заглянуть в гл. 2, с тем чтобы вспомнить все, что мы говорили о бактериофагах и о штаммах Hfr). Эту РНК удалось при помощи весьма сложных методов выделить и очистить. Таким образом, в руках исследователей оказался полный геном фага (а не отдельные гены ). [c.396]

За 15 лет, прошедших с тех пор, как впервые удалось выделить мутантные фаги ruh, было идентифицировано много других мутантов Т-четных фагов. С помощью этого набора мутантов оказалось возможным настолько повысить разрешающую способность генетического анализа, что в конце концов удалось заполнить разрыв между химией ДНК и структурой гена (гл. XIII). Тем не менее стало ясно, что все эти мутации затрагивают только относительно малую часть всего генома фага. Причина этого совершенно очевидна большинство генов фага, несомненно, кодируют белки, осуществляющие жизненно важные функции, так что мутации по этим генам неизбежно должны быть летальными. Несмотря на очевидность этого обстоятельства, долгое время никому не приходило в голову применить к Т-четным фагам остроумный метод, разработанный Горовицем и Лейпольдом для нолучения мутантов по жизненно важным генам Е. oli. Этот метод состоит в отборе чувствительных к температуре мутантов (см. гл. V). Наконец, в 1960 г. Эдгар и Эпштейн выделили /s-мутанты фага Т4, которые совершенно не образуют стерильных пятен при 42 °С, но образуют их при 25 °С. В то же время штамм дикого типа T4/s образует стерильные пятна при обеих температурах одинаково хорошо. Изучение физиологии размножения /х-мутантов при повышенной, запрещающей температуре показало, что у разных мутантов блокированы разные стадии развития фага. Так, у /s-мутантов одного класса при запрещающей температуре репликация фаговой ДНК не может начаться вследствие того, что при 42 °С у них не могут функционировать те или иные ранние ферменты, участвующие в метаболизме нуклеотидов — предшественников ДНК у /s-мутантов другого класса при запрещающей температуре синтез ДНК начинается, блокируются же более поздние стадии. Возникают, например, мутации в гене, кодирующем фаговый лизоцим. Бактерии, зараженные такими мутантами, не лизируют при 42 °С, хотя и содержат инфекционные частицы потомства фага. Были также найдены мутации во многих генах, кодирующих структурные компоненты фага в бактериях, зараженных любым из таких мутантов, при 42 °С не происходит сборки целых частиц зрелого фага. В этом случае лизаты содержат различные типы недостроенных компонентов фага. Если мутация затрагивает ген, кодирующий белок головки фага, лизат, полученный при высокой температуре, содержит целые фаговые отростки, но не содержит головок. Когда мутация затрагивает ген, кодирующий фибриллы отростка, у почти завершенных фаговых частиц имеется головка и присоединенный к ней отросток, но отсутствуют фибриллы, необходимые для присоединения к клетке-хозяину. [c.283]

Следовательно, в этом случае гетерозиготы с концевой избыточностьк> могут возникать по любому гену фага. Геном фаговой частицы, возникшей в скрещивании г X г , будет характеризоваться концевой избыточностью и гетерозиготностью по гену г, если ген г окажется на конце этого генома и в каком-нибудь участке генома произойдет перекрест, так что на одном конце окажется аллель г, а на другом — аллель г . Наличие в ДНК Т-четных фагов циклических перестановок позволяет объяснить, как линейная молекула может соответствовать кольцевой генетической карте, изображенной на фиг. 143. Стрезингер сумел привести ряд генетических доказательств в пользу существования как внутренних гетерозигот, так и гетерозигот с концевой избыточностью, а следовательно, и в пользу циклических перестановок в Т-четном геноме. Кроме того, Стрезингеру удалось показать, что расщепление таких гетерозигот с Концевой избыточностью представляет собой очередной акт генетической рекомбинации, в результате которой один из повторяющихся участков [c.297]

Карта построена на основании частоты появления рекомбинантов Л в попарных скрещиваниях между 60 различными /-П-мутантами незавнспмого происхождения. Геном фага представлен на этой фигуре при возрастающем сверху вниз увеличении . Вертикальные линии на нижней карте соответствуют отдельным г11-мутадиям, а десятичные дроби проценту рекомбинантов г+, наблюдаемых при скрещивании между двумя мутантами (соответствующие локусы соединены на карте стрелкой). Горизонтальные линии ia средней и нижней картах характеризуют длину участков, занимаемых протяженными мутациями, или делециями- [c.306]

Что представляет собой профаг, придающий лизогениым бактериям способность продуцировать фаг в отсутствие экзогенного фага Эта структура не только не обладает инфекционностью, свойственной иитактному свободному фагу, но даже не содержит ни одного из антиген 1ых белков зрелых фаговых частиц, так как неиндуцированные лизогенные клетки не содержат никаких веществ, специфически реагирующих с антителами против гомологичных инфекционных умеренных фагов. Однако, поскольку профаг должен заключать в себе геном фага, кажется наиболее вероятным, что он, подобно неинфекционному вегетативному фагу при ли-тической реакции, содержит фаговую ДНК. [c.338]

Как и в случае Т-четных фагов, у фага >. первые мутанты были получены по спектру литического действия и по морфологии стерильных пятен. С помощью скрещиваний этих мутантов была построена примитивная генетическая карта хромосомы фага X (фиг. 147). К I960 г. Элан Кемпбелл выделил большое число условно-летальных мутантов фага к, которые, как вскоре было выяснено, по своим основным генетическим свойствам соответствуют только что полученным в это время amber- или ат-щ-тантам Т-четных фагов. Кроме того, были получены и термочувствительные, или /s-мутации фага X, так что наличие набора условно-летальных ат- и /s-мутантов вскоре дало возможность идентифицировать и нанести на карту большую часть генов фага X (фиг. 169). Из этой карты еще более четко, чем в случае Т-четиых фагов, видно, что, как правило, функ- [c.340]

Из сказанного выше следует, что умеренные фаги типа фага X — это элементы, наделенные генетической непрерывностью. Попав в нелизогенную бактерию, они могут существовать в ней в двух различных состояниях. В автономном, т. е. вегетативном, состоянии умеренные фаги репродуцируются независимо от генома хозяина. В интегрированном же состоянии, т. е. в состоянии профага, геном фага репродуцируется синхронно с геномом хозяина и представляет собой часть этого последнего. Таким образом, согласно определению Вольмана и Жакоба, приведенному в гл. X, умеренные фаги, подобно половым факторам F, относятся к бактериальным эписомам. С эволюционной точки зрения вирусы бактерий можно, следовательно, рассматривать как особый класс эписом, накопивших [c.346]

Включение фрагментов генома хозяина в геном фага можно также продемонстрировать с помощью физико-химических методов, так как плотность фага Xdg отличается от плотности нормального фага. Это, по-видимому, объясняется следующими причинами. Замена области h в геноме фага на область gal бактериальной хромосомы может, вероятно, привести к тому, что длина фрагмента ДНК, отделяющегося в виде кольца от бактериальной хромосомы, будет отличаться от длины того фагового генома, который ранее включился в эту хромосому. В результате могут получаться дефектные трансдуцирующие фаги, содержащие либо больше, либо меньше ДНК, чем геном нормального фага Я. Ввиду того что количество белка в частице фага Я, очевидно, постоянно, а плотность его меньше, чем плотность фаговой ДНК, соотношение плотностей дефектного и нормального, инфекционного фага определяется соотношением количества входящей в их состав ДНК (фиг. 176). Благодаря такому различию в плотности удается осуществить физическое разделение смеси дефектных и нормальных частиц, а следовательно, и получение чистых препаратов фага Яс , освобвжденных от инфекционного фага-помощника. [c.351]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология