Система Т4 РИИ
Система T4 r II — экспериментальная система, разработанная в 1950-х годах Сеймуром Бензером для изучения субструктуры гена . Экспериментальная система основана на генетических скрещиваниях различных мутантных штаммов бактериофага Т4 - вируса, инфицирующего бактерию Escherichia coli .
Происхождение [ править ]
Один тип мутации в бактериофаге Т4, выявленный исследователями фаговой генетики в 1950-х годах, был известен как r ( быстрый ), который заставлял фаг уничтожать бактерии быстрее, чем обычно. Их можно было легко обнаружить, поскольку они образовывали более крупные бляшки , а не более мелкие, характерные для вируса дикого типа . С помощью генетического картирования исследователи идентифицировали определенные участки хромосомы Т4, называемые r I, r II и r III локусами , связанные с мутантами r . В 1952 году, проводя эксперименты с мутантами r II, Сеймур Бензер обнаружил штамм, который вел себя ненормально. К 1953 году, после публикации Уотсоном и Криком предложенной структуры ДНК мутанты , Бензер пришел к мысли, что очевидно дефектные r могли быть результатом скрещивания двух разных мутантов r II, каждый из которых имел часть r II. ген интактен, так что гибридный штамм r вообще не проявлял фенотипа , поскольку он сочетал в себе интактные части гена r II. [1]
После этого Бензер увидел, что можно будет создать множество независимых r- мутантов, и, измеряя частоту рекомбинации между различными штаммами r , он сможет составить карту субструктуры одного гена. Хотя вероятность успешной рекомбинации между любой спаривающейся парой мутантов rII невелика, одна чашка Петри может стать основой для одновременного проведения миллионов испытаний. Их можно было легко проверить, используя специфический штамм E. coli , известный как K12 (λ), который был чувствителен к T4 дикого типа, но не к r- мутантам. [2]
Концепция Бензера была весьма противоречивой в рамках классической генетической мысли, в которой каждый ген рассматривается как особая точка хромосомы, а не как делимый участок нуклеиновых кислот (как это подразумевается в работах Уотсона и Крика). Поначалу Макс Дельбрюк — уважаемый фаговый генетик и лидер так называемой группы фагов, частью которой был Бенцер, — нашел идею Бенцера возмутительной. [3]
Работа Бензера [ править ]
Начиная с 1954 года Бензер применил систему T4 r II, создав и скрестив сотни мутантов r и разработав все более подробную карту структуры гена r II. В своей ранней работе он идентифицировал два отдельных, но очень близких локуса в области r II, которые, как он предположил, представляют собой нуклеотидные последовательности , кодирующие разные полипептиды ; он назвал их « цистронами ». [4]
Бензер идентифицировал ряд различных типов мутантов r . Некоторые из них он классифицировал как делеции , другие – как точковые мутации . Путем различных скрещиваний множества различных штаммов, обнаруживших делеции и точковые мутации, Бензер локализовал каждую точевую мутацию в подобласти одного из цистронов и упорядочил точковые мутации внутри этой подобласти. Бензер также предположил миссенс- и нонсенс-мутации на основе своих исследований r II. Система T4 r II позволила Бензеру идентифицировать частоты рекомбинации всего 0,02%, что намного ниже, чем в типичных генетических экспериментах. Это было эквивалентно обнаружению рекомбинации только между одной или двумя парами оснований. [5]
В начале 1950-х годов преобладала точка зрения, что гены в хромосоме действуют как отдельные объекты, неделимые в результате рекомбинации и расположенные как бусины на нитке. Эксперименты Бензера с использованием мутантов, дефектных по системе T4 rII, в течение 1955-1959 годов показали, что отдельные гены имеют простую линейную структуру и, вероятно, эквивалентны линейному участку ДНК. [6] [7] (см. также группу Фагов ).
Работа других [ править ]
После того, как Бензер продемонстрировал возможности системы T4 r II для изучения тонкой структуры гена, другие адаптировали систему для изучения связанных проблем. Например, Фрэнсис Крик и другие использовали одного из своеобразных мутантов r , обнаруженных Бензером (делецию, которая сливала цистроны A и B r II), чтобы продемонстрировать тройную природу генетического кода . [8]
Принцип, согласно которому каждую аминокислоту кодируют три последовательных основания ДНК, был продемонстрирован в 1961 году с использованием мутаций сдвига рамки считывания в гене rIIB бактериофага Т4. [9] [10] (см. также эксперимент Крика, Бреннера и др. ).
Ричард Фейнман , известный физик-теоретик из Калифорнийского технологического института, работал над системой T4 rII летом 1961 года, и его экспериментальные результаты были включены в публикацию Эдгара и др. [11] Эти авторы показали, что частоты рекомбинации между мутантами rII не являются строго аддитивными. Частота рекомбинации от скрещивания двух мутантов rII (axd) обычно меньше суммы частот рекомбинации соседних внутренних подинтервалов (axb) + (bxc) + (cxd). Хотя это и не является строго аддитивным, наблюдалась систематическая связь. [12] это, вероятно, отражает основной молекулярный механизм рекомбинации (см. генетическую рекомбинацию и отжиг цепи, зависимый от синтеза ).
Примечания [ править ]
- ^ Вайнер, с. 52.
- ^ Джаяраман , с. 903
- ^ Вайнер, с. 53
- ^ Джаяраман, стр. 904-905.
- ^ Джаяраман, стр. 905-908.
- ^ Бензер С (1955). «Тонкая структура генетической области бактериофага» (PDF) . Учеб. Натл. акад. наук. США . 41 (6): 344–54. Бибкод : 1955ПНАС...41..344Б . дои : 10.1073/pnas.41.6.344 . ПМК 528093 . ПМИД 16589677 .
- ^ Бензер С (1959). «К топологии тонкой генетической структуры» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 45 (11): 1607–20. Бибкод : 1959PNAS...45.1607B . дои : 10.1073/pnas.45.11.1607 . ПМК 222769 . ПМИД 16590553 .
- ^ Джаяраман, стр. 907-908.
- ^ КРИК Ф.Х., БАРНЕТТ Л., БРЕННЕР С., УОТТС-ТОБИН Р.Дж. (1961). «Общая природа генетического кода белков». Природа . 192 (4809): 1227–32. Бибкод : 1961Natur.192.1227C . дои : 10.1038/1921227a0 . ПМИД 13882203 . S2CID 4276146 .
- ^ Сидней Бреннер (автор), Льюис Уолперт (автор), Эррорл К. Фридберг (автор), Элеонора Лоуренс (автор) 2001 Моя жизнь в науке: Сидней Бреннер, Жизнь в науке (см. страницы 93-96) 2001 Biomed Central Ltd (издатель) ISBN 0954027809 ISBN 978-0954027803
- ^ ЭДГАР Р.С., ФЕЙНМАН Р.П., КЛЯЙН С., ЛИЕЛАУСИС I, СТЕЙНБЕРГ CM (1962). «Эксперименты по картированию r-мутантов бактериофага Т4Д» . Генетика . 47 (2): 179–86. дои : 10.1093/генетика/47.2.179 . ПМК 1210321 . ПМИД 13889186 .
- ^ Фишер К.М., Бернштейн Х. (1965). «Аддитивность интервалов в RIIA-цистроне фага Т4Д» . Генетика . 52 (6): 1127–36. дои : 10.1093/генетика/52.6.1127 . ПМК 1210971 . ПМИД 5882191 .
Ссылки [ править ]
- Р Джаяраман. « Сеймур Бензер и T4 r II: Загнание карты в землю ». Резонанс , октябрь 2008 г., стр. 898–908.
- Джонатан Вайнер. Время, любовь, память: великий биолог и его поиски истоков поведения . Кнопф. ISBN 0-679-44435-1