Биологический каталог




Современная генетика. Том 1

Автор Ф.Айала, Дж.Кайгер

пуляции избыточным может быть любой ген.

Рис. 7.17. Схема, демонстрирующая циклические перестановки (пермутации) нуклеотидных последовательностей геномов в популяции фагов Т2. Каждая пермутация имеет концевой повтор. Концевые повторы не находят себе комплементарных партнеров и оказываются вне кольцевого дуплекса.

9 0 12

1 2 3 4 5 6 7

Г 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 0' Г 2'

4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5

~' 5* 6' 7' 8* 9' 0' V 2' У 4' 5' ^Х- 567890123456

/

Денатурация 5' 6' 7' 8' 9' о' V 2' У 4' 5' 6'

5' 6' 7' 8' 9' 0' 1' 2' 3' 4' 5' 56789012345

1 2

Следующий эксперимент подтверждает это поразительное заключение. Препарат ДНК фага Т2 денатурировали нагреванием, для того чтобы разделить комплементарные цепи каждой молекулы. Смесь одиночных цепей выдерживали затем в условиях, допускающих восстановление водородных связей между комплементарными последовательностями оснований. Большинство одиночных цепей в смеси оказалось способно восстановить двухцепочечную структуру с партнером, исходно принадлежавшим другой нативной молекуле ДНК (рис. 7.17). При электронно-микроскопическом анализе такой смеси обнаруживается много кольцевых двухцепочечных молекул (рис. 7.18). Образование двухцепочечных структур возможно лишь в том случае, если исходный препарат ДНК содержит такую популяцию молекул, в которой последовательность генов в любой молекуле можно получить посредством циклической перестановки (пермутации) генов в любой другой молекуле. Именно циклические перестановки и концевая избыточность индивидуальных молекул ДНК фагов Т2 и Т4 обусловливают кольцевую структуру их генетической карты, отражая отношения сцепления между генами в популяции индивидуальных молекул.

7-7.

41 ? ?

Специальный способ репликации ДНК и упаковки дочерних молекул ДНК в головки фагов Т2 и Т4 обеспечивает возможность получения от единичных фаговых частиц потомства с циклической перестановкой и концевой избыточностью. На ранних стадиях инфекции линейная родительская молекула ДНК претерпевает несколько последовательных репликаций, образуя такие же линейные дочерние молекулы, содержащие весь геном фага плюс концевую избыточность. Затем в результате рекомбинации между избыточными концами дочерних молекул образуются конкатемеры (тандемно повторяющиеся последовательности геномов фага (рис. 7.19), которые затем реплицируются и рекомбини-руют, образуя еще более длинные конкатемеры. На заключительной стадии инфекции молекулы ДНК начинают упаковываться в головки (капсиды) фагов (вспомните рис. 7.2). Размер молекулы ДНК, помещае1 23456789012

1. Инфекция инициируется одной хромосомой

Е, 6 7 8 Q

4. Последующая репликация и рекомбинация создают конкате -меры ДНК фага Т4

5. Упаковка ДНК в капсиды до полного их заполнения приводит к образованию хромосом с концевой избыточностью и циклическими перестановками последовательностей

v> -<о

Рис. 7.19. А. Конкатемеры ДНК фага Т4. При упаковке в головки фага из них формируются молекулы ДНК с концевыми повторами и циклическими перестановками.

мой в капсид каждого фага, определяется размером самого капсида. Капсид вмещает чуть больше ДНК, чем ее содержится в геноме фага Т4, как раз настолько, чтобы осталось место для избыточных участков на концах генома. Такой механизм упаковки ДНК посредством отрезания от длинного конкатемера кусков, по длине несколько превышающих протяженность генома фага, приводит к циклической перестановке (пермутации) последовательности генов в отдельных дочерних фагах,

123456789012

5 6 7 8 9 0 12 3 4 5 6

1. Инфекция инициируется двумя хромосомами, несущими разные аллели в участке

123456789012

567890123456

2. Репликация и рекомбинация

Рис. 7.19. Б. Рекомбинация между геномами с различными аллелями, например в участке 2 может привести к возникновению гетерозиготного потомства с концевой избыточностью.

как это схематически показано на рис. 7.19. Тот же самый механизм инкапсулирования геномов фага T4 приводит к возникновению гетерозигот с избыточными концами в двукратно инфицированных клетках (рис. 7.19). Такой тип организации генома встречается не только у бактериофагов. Он обнаружен также, например, у так называемого «вируса 3 лягушки» - вируса, способного инфицировать клетки многих видов позвоночных, в том числе и человека, при температуре ниже 32°С.

На генетической карте фага Т4 (рис. 7.20) видно, что вместе сгруппированы гены, ответственные за родственные физиологические функции. Такая же организация генома уже встречалась нам у фага к. Этот тип организации функционирования генома играет важную роль в ее регуляции (гл. 15).

Литература

BenbowR.M. et al. (1971). Genetic map of bacteriophage фХ174, J. Virol., 7, 549-558.

Benbow R. M. et al. (1974). Genetic recombination in bacteriophage фХ174, J. Virol., 13, 898-907.

Cairns J., Stent G.S., Watson J. D., eds.. 1966. Phage and the Origins of Molecular Biology, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N. Y.

Casjens S., King J. (1975). Virus assembly, Annu.

Rev. Biochem., 44, 555-611. Hershey A.D., ed, 1971. The Bacteriophage

Lambda, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold

Spring Harbor, N. Y. Kaiser A. D. (1957). Mutations in a temperate

bacteriophage affecting its ability to lysogenize

Escherichia coli, Virology, 3, 42-61. Stent G.S., 1963. Molecular Biology of Bacterial

Viruses, W. H. Freeman, San Francisco.

Ключевые слова и понятия

Белок-репрессор Генетическая карта Гетеродуплекс

Двухфакторное скрещивание Индукция профага Конкатемер

Концевая избыточность последовательности ДНК Лизогенизация Липкие концы Литический путь Морфогенез фага Т4 Мутации amber, ochre, opal

Мутации clear фага X

Неселективный маркер

Низкая отрицательная интерференция

Одиночный цикл развития фага

Профаг

Селективный маркер Супрессорчувствительные мутации Температурочувствительные мутации Трехфакторное скрещивание Физическая карта

Циклическая перестановка (пермутация) последовательности ДНК

Задачи

'(7.1уВ таблице представлены результаты Чгомплементационного теста между различными температурочувствительными фаговыми мутантами; « + » означает присутствие негативных колоний при не-пермиссивной температуре. Распределите мутации по группам комплементации.

tsl tsl ts3 ts4 ts5 ts6

tsl —

ts2 — —

ts3 + + _

ts4 + + -j- —

ts5 + + — —

ts6 + + + + — —

( 7.2. Определите условия эксперимента при постановке теста на комплементацию между следующими парами условно летальных мутаций фага:

а) amber, amber;

б) amber, ochre;

в) теплочувствительная, теплочувствительная;

г) холодочувствительная, холодочувствительная;

д) amber и теплочувствительная;

е) теплочувствительная, холодочувствиI 7.3. /Перечислите пермиссивные и не-пермйссивные условия для каждой из мутаций и селективные маркеры при постановке трехфакторных скрещиваний в следующих комбинациях мутантов:

а) amber, amber, температурочувствительная;

б) opal, температурочувствительная, температурочувствительная;

в) ochre, ochre, amber;

г) морфология негативных колоний,

amber, температурочувствительная;

д) ochre, opal, морфология негативных

колоний;

е) специфичность к хозяину, специфичность к хозяину, размер негативных ко/7.4. Проведены двухфакторные скрещивания между четырьмя температуро-чувствительными мутантами. Цифры в таблице означают долю рекомбинантов дикого типа в потомстве при культивировании при 40°С. Определите последовательность генов на генетической карте.

Неселективные маркеры

Постройте карту последовательности му-тантных генов.

Скрещивание

Наиболее распространенный генотип

ts ts

Дикий тип Температу-рочувстви-тельный

(7.7.} Были поставлены следующие трехфакторные скрещивания. Принимая предположение, которое было сделано в условии задачи 7.6, определите последовательность генов на генетической карте.

А5 А7 А43 А96

А5 А7 А43 А96 16% 20%

6% 4% 10% 14%

Скрещивание

I 7.5. Проведены скрещивания темпера-турочувствительных мутантов мелкого фага с кольцевым геномом. Проанализируйте таблицу и постройте карту хромосомы фага.

Доля рекомбинантов дикого типа при 40 °С, %

24 х 26 5

24 х 29 7

29 х 210 3

27 х 24 15

26 х 29 12

210 х 27 5

26 х 27 10

'7.6. На мутантах мелкого фага были поставлены два указанных ниже трехфакторных скрещивания. Считайте, что селективные маркеры всегда теснее сцеплены по сравнению с неселективными.

am А х атс ts 4

ts 2 х am С

ts 4

ts 2 х am В ts 4

ts 1 x am В

ts 3

ts Дикий ТИП

am

Дикий тип am amber am Дикий тип

^7.8?^ia мутантах мелкого фага были поЬтавлены следующие трехфакторные скрещивания. Принимая предположения, сделанные в условиях двух предыдущих задач, постройте карту последовательности генов.

Скрещивание Неселективный маркер Наиболее распространенный генотип

am A ts 1 х fo- ts

х am В

ts 1 am В х am am

х ts 2

ts 1 am A x am am

x ts 2

am В ts 2 x ts ts

x am A

7.9. Для изучения комплементации между различными мутациями у фагов часто определяют разницу в их урожае в пермиссивных и непермиссивных клетках при смешанной инфекции. Проанализируйте таблицу и распределите мутации по комплементационным группам.

sus 11 sus 13 sus 2 sus 4 sus 14 sus 11 0,002 0,44 0,51 0,30 0,010

sus 13 0,003 0,015 0,60 0,40

sus 2 0,005 0,58 0,38

sus 2 0,003 0,42

sus 4 0,006

sus 14

I 7.1(Ц ф 105-это умеренный фаг; его хо^^яин^м является бактерия Bacillus subtilis. Фаговые частицы дикого типа образуют мутные негативные колонии при температуре как 30, так и 40°С. В двухфакторных скрещиваниях было картировано несколько температурочув-ствительных мутаций. Указанные в таблице цифры соответствуют доле (%) рекомбинантов дикого типа в соответствующих скрещиваниях, проведенных при температуре 40°С. Постройте по этим данным генетическую карту.

N10 N15 N22 N29 N30 N31 N34

N9 3,9 13,4 5,2 10,4 — 13,2 —

N10 16,9 6

страница 36
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51

Скачать книгу "Современная генетика. Том 1" (4.74Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(23.09.2019)