ДНК бактериофагов и других вирусов

Рис. 14.5. Третичная структура ДНК прокариот а — линейная одыоцепочечная ДНК — бактериофаг ср х 174 и другие вирусы б — кольцевая одноцепочечная Д НК вирусов и митохондрий в — кольцевая двойная спираль Д НК

Широкое распространение обмена ДНК между бактериями ставит перед ними задачу сохранения собственного генома. Далеко не всегда проникшая в клетку чужеродная ДНК.способна оказаться полезной. Более того, посторонний генетический материал может быть губительным для клетки, особенно если принадлежит бактериальному вирусу, бактериофагу. Для того чтобы бороться с чужеродной ДНК, нужно уметь отличать свою ДНК от чужой. Бактерии достигают этого те.м, что метят свою ДНК с помощью специального модифицирующего фермента. Практически все виды бактерий имеют метилазы, модифицирующие аденин или цитозин в определенной, характерной для данного вида последовательности ДНК- Другой специальный фермент, эндонуклеаза рестрикции (рестриктаза), узнает ту же последовательность и разрезает ее, если она не модифицирована, т. е. попала в клетку извне. Таким путем бактерии ограничивают возможности попадания в них постороннего генетического материала. [c.129]

Бактерии, ранее изучавшиеся лишь постольку, поскольку они являются возбудителями болезней человека и домашних животных, оказались удобным объектом для исследования наследственности и природы генетического материала. Вирусы, устроенные проще, чем бактерии, оказались и более удобным объектом. Вирусы способны размножаться лишь внутри живых клеток. Бактериофаги проникают в бактериальные клетки другие вирусы поражают клетки растений и животных, и многие из них патогенны. [c.89]

Интересные результаты были получены при исследовании умеренных бактериофагов — бактериальных вирусов, генетический материал которых может включаться в геном бактерий (гл. 15, разд. Г.8). Иногда включение вирусных генов в энтеробактерию вызывает изменение структуры О-антигена. Заражение одним вирусом приводит к потере О-ацетильных групп некоторыми сахарными остатками другие вирусы вызывают появление дополнительных заместителей. Под влиянием ряда вирусов в определенных местах молекул олигосахаридов а-связи меняются на р-овязи или связи 1,4 на связи 1,6. Очевидно, вирусные гены [c.393]

Бактериофаги — бактериальные вирусы, вызывающие разрушение бактерий и других микроорганизмов. [c.21]

Хотя со времени появления первого издания прошло только семь лет, понадобилась значительная переработка с тем, чтобы включить в книгу все наиболее существенные новые данные. За это время возник ряд совершенно новых и очень важных областей исследования, которые развивались очень быстро, а некоторые даже бурно. Это касается, в частности, генетических исследований бактерий и бактериофагов. Хотя вопрос о том, можно ли считать бактериофаги и другие вирусы живыми организмами, остается открытым, они, во всяком случае, обладают генетической структурой, которую удалось изучить очень детально. Эти неожиданные достижения вместе со сходными результатами, полученными на бактериях и других микроорганизмах, значительно уточнили наши сведения о единицах наследственности. Изучение природы генов и их способности к самовоспроизведению было также в большой степени стимулировано моделью строения нуклеиновых кислот, предложенной Уотсоном и Криком. Поэтому бактериям, бактериофагам и природе гена в настоящей книге посвящены специальные главы. Может показаться, что значение этих областей исследования несколько преувеличивают, однако многие данные, которые в настоящее время кажутся новыми и гипотетичными, возможно, скоро войдут в основы генетики. [c.14]

XXI. генетические исследования бактерий, бактериофагов и других вирусов [c.239]

Известны три вида процессов, в рамках которых осуществляется специализированный перенос информации (см. рис. 11.1). Один из них, перенос информации от РНК к РНК, удается зафиксировать только в клетках, зараженных вирусами, генетический материал которых представляет собой РНК. Это, например, вирус табачной мозаики (ВТМ) и многие другие вирусы растений, РНК-содержащие бактериофаги и некоторые вирусы животных, такие, как полиовирусы. Эти вирусные геномные РНК, одноцепочечные или двухцепочечные, обязательно несут гены, кодирующие специфические РНК-репликазы, т.е. ферменты, которые по РНК-матрице могут синтезировать комплементарные молекулы РНК. Эти молекулы в свою очередь могут служить матрицами для аналогичного синтеза копий родительских цепей РНК. Перенос генетической информации от РНК к РНК также основан на принципе комплементарности оснований в родительской и дочерней цепях РНК. [c.49]

Бактериофагами называют вирусы бактерий. Многие из них имеют сферическую форму с отростками (рис. 45). Головка фага, как и других вирусов, представляет собой белковый чехол, под которым находится нуклеиновая кислота. Фаг прикрепляется к бактерии концом отростка, лизирует клеточную стенку и впрыскивает внутрь клетки нуклеиновую кислоту. Размножаются вирусы внутри живой клетки-хозяина, используя его ферменты. [c.136]

Защита собственного генетического материала с помощью системы рестрикции не всегда эффективна, о чем свидетельствует само существование бактериальных вирусов — бактериофагов. Оказывается, бактериофаги выработали разнообразные тактики борьбы с рестрикцией. Например, для сравнительно небольших фагов известны случаи, когда жесткий отбор на преодоление рестрикции привел к полному отсутствию сайтов узнавания рестриктазы хозяина на фаговой ДНК. Другой способ борьбы с рестрикцией используют некоторые крупные бактериофаги. В состав нх ДНК входит необычное основание, например в ДНК Т-четных фагов Е. соИ [c.132]

Эукариотические вирусы до сих пор нашли более скромное применение в качестве векторов. Практически используются только онкогенный вирус SV 40 и его производные. Все эти векторы — дефектные вирусы, не способные давать полноценные вирусные частицы в клетке хозяина. Анализируемую ДНК можно вводить и в другие репликоны, способные размножаться в клетках, например бактериофаги. Чаще всего из известных фагов в качестве векторов применяют сконструированные производные фага X и фагов М13 и fd. В векторах на основе бактериофага I. используется его особенность, состоящая в том, что большая часть его ДНК не участвует в размножении фага в клетке. Это позволяет вводить чужеродную ДНК в ДНК фага X в качестве вектора. [c.120]

Недавно расшифрована нуклеотидная последовательность ДНК бактериофага 0X174 и вируса 5У40, а также некоторых других вирусов.—Прим. перев. [c.288]

Бактериофаги принадлежат к группе веществ или чрезвычайно примитивных организмов, которые называют вирусами. Еще не ясно, следует ли считать вирус химическим веществом или живы.м организмом таким образом, вирус находится на грани между живой и мертвой природой. Бактериофаги паразитируют на бактериях, другие вирусы — на животных или растениях. Ни один вирус неспособен существовать самостоятельно, вне клетки организма-хозяина. При этом вирусы обладают необычайной способностью так изменять цепь реакций , что клетки хозяина оказываются вынужденными образовывать вместо новых бактериальных клеток новые частицы вируса. Таким образом, у вирусов иногда можно наблюдать проявления жизни, которую они как бы берут взаймы у ор-гаиизма-хозяина. Вместе с тем вирусы, по крайней мере некоторые, способны кристаллизоваться и в этих условиях ведут себя как обычные химические соединения, что свидетельствует в пользу их чисто химической природы. Это было впервые продемонстрировано на вирусе табачной мозаики, кристаллы которого имеют форму иголочек (фиг. 113). Другие вирусы образуют более округлые кристаллы (фиг. 114). Если очень небольшое количество таких кристаллов растворить в воде, то получившимся очень слабым раствором можно заразить растение-хозяина столь же успешно, как, например, соком, выжатым из больного растения, т. е. кристалл ведет себя так, как будто мы имеем дело с растительным вирусом. [c.246]

В работе [154] изучалась способность различных типов флокулянтов вызывать агрегацию бактериофага Е.соИ и других вирусов. Установлено, что поликатиониты существенно превосходят по эффективности полианиониты и незаряженные полимеры (табл. 6.3). [c.123]

В то время Луриа занимался в основном размножением бактериальных вирусов (бактериофагов, или, короче, фагов). Уже в течение нескольких лет среди наиболее прозорливых генетиков бытовало подозрение, что вирусы — это нечто вроде чистых генов. В этом случае для того, чтобы узнать, что же такое ген и как он воспроизводится, следовало изучать свойства вирусов. А так как простейшими вирусами были фаги, то в 40-х годах стало появляться все больше ученых, которые изучали фаги (так называемая фаговая группа), надеясь в конце концов узнать, каким образом гены управляют наследственностью клеток. Во главе этой группы стояли Луриа и его друг, немец по происхождению, физик-теоретик Макс Дельбрюк, который в то время был профессором Калифорнийского технологического института. Но если Дельбрюк продолжал надеяться, что проблему помогут решить чисто генетические ухищрения, то к Луриа все чаще начинала приходить мысль, что верный ответ удастся получить только после того, как будет установлено химическое строение вируса (гена). В глубине души он понимал, что невозможно описать поведение чего-то, если неизвестно, что это такое. Не сомневаясь, что он никогда не заставит себя изучить химию, Луриа избрал, как ему казалось, наиболее мудрый выход из положения и отправил к химику меня, своего первого серьезного ученика. [c.21]

Перейдем теперь к генетике бактериофагов, которые изучены гораздо лучше, чем все другие вирусы. Картина заражения клетки бактериофагом следующая. Бактериофаг адсорбируется своим хвостом на внешней поверхности клетки, проделывает в оболочке микроскопическое отверстие, для чего в его хвосте присутствует специальный фермент со свойствами лизоцима, затем инъецирует внутрь клетки свое содержимое, что у больших фагов сопровождается настоящим сократительным движением (рис. 124). В результате от фага остается нустая белковая оболочка, или тень . Отдельные эпизоды во всей этой последовательности удается хорошо заснять с помощью электронного микроскопа. Освободить бактериальную клетку от адсорбированных на ней пустых оболочек фагов легко с помощью быстрой мешалки. [c.364]

Общая, или гомологичная, рекомбинация характерна для всех живых организмов от вирусов и бактерий до многоклеточных эукариот. При гомологичной рекомбинации происходит обмен участками между гомологичными, т. е. очень похожими по последовательности, лтолекулами ДНК- Так, к сбщей рекомбинации относятся обмены между гомологичными хромосомами в мейозе у эукариот и рекомбинационная инициация репликации ДНК бактериофага Т4 (см. гл. ХП1). В первом приближении можно сказать, что гомологичная рекомбинация не создает принципиально новых последовательностей, а перетасовывает уже имевшиеся сходные варианты одной и той же последовательности (рис. 51). Чтобы подчеркнуть важность этого свойства, достаточно сказать, что при гомологичной рекомбинации между двумя сходными генами, кодирующими белок, оба рекомбинантных продукта оказываются не нарушенными, не происходит, например, сдвига рамки считывания, Другими словами, при гомологичной рекомбинации каким-то образом обеспечивается взаимное узнавание одинаковых (или очень сходных по последовательности) участков рекомбинирующих. молекул. Если же го.чологии нет, то и рекомбинация такого рода происходить не будет. [c.84]

Наиболее подходящим объектом для изучения генетических свойств ДНК считаются бактерии (кишечная палочка Е. oli) и бактериальные вирусы, или бактериофаги (бактериофаг Т2), что в первую очередь обусловлено их быстрым воспроизведением. Так, от одной бактериальной клейки в течение сравнительно короткою времени можно получить колонию, содержащую 10 — 10 дочерних клеток. Безусловно, имеет значение также простота биологической организации бактерий и вирусов, причем строение вирусов несравнимо более примитивно. Вирусы не являются клетками, так как не имеют ядра и протоплазмы и в сущности представляют собой молекулярные комплексы белка и нуклеиновых кислот. При этом фаги содержат ДНК, в то время как другие вирусы — РНК (например, вирус табачной мозаики) В отличие от бактерий и более сложных организмов вирусы не способны к жизни вне клетки размножаясь только внутри клеток, они являются их паразитами. [c.473]

Подобно другим вирусам, бактериофаги могут адаптироваться к различным видам клеток-хозяев. Многие из первых исследователей замечали, что фаги, которые вначале очень плохо росли иа некоторых бактериальных штаммах, начинали расти лучше после одного или нескольких пассажей на новом хозяине. Д Эррель считал, что эта способность фагов к адаптации является одним из самых сильных аргументов в пользу их живой природы. В те времена полагали, что вирусы, как и микробы вообще, обладают пластической наследственностью, способной непосредственно реагировать на окружающую среду, т. е. приспосабливаться к ней. Это обстоятельство, отмеченное уже в гл. VI, позволило Лурия считать микробиологию последним оплотом ламаркизма . С развитием генетики бактериофагов постепенно завоевало признание представление [c.367]

В 1922 г. генетики считали, что менделевские гены могут находиться лишь в ядрах клеток. Бактериофаги явно много мельче бактериальных клеток. Не могут ли они представлять собой высвободившиеся гены, способные к размножению, лишь попадая в бактериальную клетку Эта гипотеза стимулировала множество исследований бактериофагов и других вирусов, исследований, частично подтвердивших идею Мёллера. [c.89]

Вирусы-это сложные нуклеопротеины, использующие метаболический аппарат зараженной ими клетки для собственного размножения. Многие бактериофаги (например, Т4), вирусы растений и животных убивают инфицированные клетки в процессе размножения. Другие вирусы не разрушают полностью инфицированную клетку, а позволяют ей расти и делиться, производя и выделяя наружу потомство вирусов. Третьи, подобные бактериофагу X и обезьяньему вирусу 40 (SV40), могут встраиваться в геном хозяина и пассивно реплицироваться по мере роста и деления клетки (т.е. переходить в состояние провируса). [c.190]

Нуклеопротеидные частицы, известные под названием вирусов, атакуют самые разные живые организмы — от мельчайшей микоплазмы до человека. Они не обладают собственным метаболизмом и оживают , лишь когда содержащаяся в них нуклеиновая кислота проникает в живую клетку. Вирусы привлекают к себе большое внимание не только в связи с тем, что они являются болезнетворными агентами, но также и потому, что широко используются в молекулярно-биологических исследованиях. Зрелая вирусная частица, ил вирион, состоит из одной или нескольких молекул нуклеиновых кислот и белковой оболочки — капсида, которая имеет обычно спиральную или икосаэдрическую форму. Капсид построен из морфологических субъединиц , или капсомеров иногда хорошо различимых под электронным микроскопом. Капсомеры в свою очередь состоят из большого числа белковых субъединиц меньшего размера. Некоторые крупные вирусные частицы имеют мембраноподобную оболочку. Другие, например Т-четные бактериофаги, инфицирующие Е. oli, весьма необычны по форме (дополнение 4-Д). [c.286]

Первый вирус возник, вероятно, когда у плазмиды появился ген, кодирующий белок капсида Однако в капсиде умещается ограниченное количество нуклеиновой кислоты, и, значит, число генов, которые вирус может в себе заключать, лимитируется размерами капсида. Будучи вынуждены оптимальным образом использовать свой небольшой геном, некоторые мелкие вирусы (вроде бактериофага ФХ174) обзавелись в ходе эволюции перекрывающимися генами, в которых часть нуклеотидной последовательности, кодирующей один какой-нибудь белок, используется (с той же или с иной рамкой считывания) для кодирования второго белка. У других вирусов в процессе эволюции возникли более крупные капсиды, что должно было дать им возможность приобретать новые полезные гены. [c.325]

Бактериофаги, или вирусы бактерий, весьма разнообразны. Лучше всего изучены мелкие мужские бактериофаги Е. ali. Они представляют собой фаги, содержащие РНК R17, f2, MS2, Q6. Их геном включает всего 4—5 генов и упакован в белковую оболочку в форме многогранника. Такую же форму имеют частицы бактериофагов фХ 174, генетическим материалом которых служит одно-нитевая ДНК размером в 5375 нуклеотидов. Эти вирусы имеют всего 10 генов. Другие однонитевые (ДНК) фаги — fl, fd, М13 — имеют нитевидную форму. Крупные бактериофаги — Л, Т2, Т4 — содержат двунитевую ДНК, на которой располагается около 100 генов. Молекула ДНК фага X состоит из около 49 тыс. п. н., а ДНК так называемых Т-четных фагов (Т2, Т4) состоит из 182 тыс. п. н. Они имеют многогранную головку и хвостовой отросток, на конце которого находится аппарат адсорбции и впрыскивания ДНК в бактериальную клетку (рис. 9.10). [c.216]

Известно, тао история вирусологии началась с открытия вируса табачной мозаики (ВТМ). Таким образом, заронедение вирусологии связано с вирусом растений, который наряду с некоторыми другими вирусами сыграл ваяа1у10 роль в раннии период развития этой науки. Можно считать, что этот первоначальный период продолжался примерно до конца 50-х годов, когда началось бурноо развитие вирусологии, продолжающееся и поныне. Одпако важнейшие достижения этого второго периода связаны отнюдь не с вирусами растений. Главная роль принадлежала здесь вирусам животных и бактериофагам., [c.5]

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]

Как уже указывалось выше, удалось синтезировать in vilro инфекционную РНК фага Qp. Кроме того, были синтезированы структурный белок и белок созревания фага R17 и других бактериофагов. Неболылие вирусы растений были реконструированы из их белка и РНК. Если бы все это удалось осуществить для одной вирусной системы, то мы были бы в состоянии синтезировать in vitro полную инфекционную вирусную частип у из [нуклеотидов и аминокислот с помощью соответствующих ферментов, рибосом, транспортных РНК и запаса АТФ. [c.144]

Таким образом, эксперименты по трансформации бактерий убедительно показали, что ДНК является генетическим материалом. На это указывали также результаты некоторых других экспериментов. Было обнаружено, например, что ДНК локализуется в ядрах эукариотических клеток. Оказалось, что абсолютное количество ДНК в расчете на одну клетку для организма данного вида — величина постоянная. Тот факт, что ДНК представляет собой генетический материал определенных вирусов, доказали в 1952 г. Д. Херши и Чейз [8а], обнаружившие, что при заражении клетки вирусом бактерий (бактериофагом) вирусная ДНК проникает внутрь бактерии, а белковая оболочка остается снаружи. Это удалось продемонстрировать, приготовив два типа меченых бактё-риофагов Т2 (дополнение 4-Д). В одном из них ДНК была мечена изотопом а у другого в белок был включен изотоп Клетки Е. соИ заражали препаратами меченых фагов, а затем энергично перемешивали в гомогенизаторе Уоринга для удаления фаговых частиц. В результате произошло следующее около 80% отделилось от бактерии, большая же часть Р проникала внутрь бактерий и могла быть обнаружена даже в бактериофагах следующих поколений [3]. [c.183]

Большинство П. может передаваться от одной бактерии к другой при конъюгации клеток (трансмиссибельные П.). Такие П. способны провоцировать конъюгацию между бактериями и тем самым обеспечивают собственную миграцию от клетки к клетке и распространение среди бактерий. Нетрансмиссибельные П. передаются благодаря конъюга-тивным плазмидам-помощникам. Во мн. случаях для переноса П. между клетками необязательна конъюгация последних. Так, мелкие П. могут передаваться в виде коинте-гратов с бактериофагами (вирусами микробов). [c.552]

Среди икосаэдрических вирусов, содержащих двухцепочечную ДНК, имеются так называемые паповавирусы, отдельные виды которых вызывают появление бородавок и даже злокачественных опухолей. Наиболее хорошо изучен биохимиками обезьяний вирус 40 (SV40), способный вызывать опухоли и у некоторых других видов. Еще одним опухолевым вирусом является вирус полиомы мыши. Несколько большие размеры имеют папилломавирусы один представитель этой группы вызывает появление бородавок у человека. Еще большие размеры (диаметр 70 нм) имеют аденовирусы из них 32 вида вызывают различные инфекционные заболевания у человека. Герпесвирусы — очень крупные вирусы, окруженные липидсодержащей мембраной, а самыми крупными из икосаэдрических вирусов являются вирусы, вызывающие полиэдрозы у насекомых. Один из них, поражающий мух Tipula, имеет диаметр 130 нм. Другой группой крупных ДНК-содержащих вирусов являются бактериофаги с отростками (к их числу относятся, в частности, Т-четные фаги дополнение 4-Д). [c.288]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология