30.16. Лизогенные фаги могут включать свою ДНК в состав ДНК клетки-хозяина

У некоторых бактериофагов существует два возможных пути, по которым может пойти их дальнейшее развитие после заражения клетки-хозяина: они могут размножаться и лизировать зараженную клетку (литиче-ский путь развития) или же их ДНК может включиться в ДНК зараженной клетки, не проявляя способности к размножению и лизису (лизогенный путь развития). Вирусы, которые не всегда убивают клетку-хозяина, называются умеренными. Лучше всего из умеренных вирусов изучен фаг X (рис. 30.27); мы уже говорили о нем раньше в связи с регуляцией транскрипции (разд. 28.11). Напомним, что репрессор фага X связывается с двумя группами операторных участков и что он регулирует свой собственный синтез.

ДНК вириона X - линейная двухцепочечная молекула длиной -конец каждой ее цепи представляет собой одноцепочечную последовательность из 12 нуклеотидов. Эти последовательности называются липкими концами, так как они взаимно комплементарны и могут спариваться друг с другом.

Рис. 30.27. Электронная микрофотография фага X. (Печатается с любезного разрешения д-ра A. Dale Kaiser.)

На самом деле они соединяются сразу после заражения. В результате -фосфат каждой цепи оказывается рядом со своим собственным 3-гидроксильным концом. ДНК-лигаза клетки-хозяина заделывает разрывы, и в результате образуется кольцевая молекула ДНК фага X (рис. 30.28).

Репликация этой кольцевой молекулы ДНК фага X происходит путем взаимодействия белков, кодируемых фагом X, с репликационными механизмами клетки-хозяина. В другом случае кольцевая ДНК фага X может включиться в бактериальную хромосому с помощью одного акта реципрокной рекомбинации между специфическими участками ДНК фага Е. coli длиной по 15 пар

Рис. 30.28. Превращение линейной ДНК фага X в кольцевую форму.

Рис. 30.29. Схема реципрокной рекомбинации ДНК фага X и ДНК Е. coli.

оснований. Сайт (участок) прикрепления фага X в обозначается и располагается между генами галактозного и биотинового оперонов Последовательность оснований можно символически обозначать (от англ. bacterial - бактериальный). Специфический сайт прикрепления в фаге X называется и локализован рядом с генами (от англ. integrate - интегрировать) и xis (от англ. excise - вырезать). Последовательность оснований обозначается (от англ. Белок узнает последовательность в фаговой ДНК и последовательность в Затем происходит взаимный перенос: соединяется с Эта схема (рис. 30.29 и 30.30) была первоначально предложена Алланом Кэмпбеллом на основании генетических данных.

Теперь ДНК фага X составляет часть молекулы ДНК E. coli. Эта форма называется профагом, а клетка E. coli, содержащая профаг, - лизогенной бактерией. Профаг стабилен в отсутствие белка Транскрипция гена блокируется репрессором фага X (разд. 28.11). Когда репрессия снимается. белки совместно катализируют разрыв последовательностей и и снова происходит взаимный перенос (рис. 30.30): соединяется с а при этом снова получаются кольцевая молекула ДНК фага X и нелизогенная хромосома E. coli. Главная особенность этой системы рекомбинации заключается в том. что белок сам по себе не может узнавать две новые последовательности на концах профага и поэтому они устойчивы. Таким образом, внедрение фага происходит в присутствии одного белка тогда как вырезание профага - только в присутствии обоих белков -

Рис. 30.30. Интеграция и исключение ДНК фага Это неполная схема, так как некоторые факторы, участвующие в этих процессах, пока не идентифицированы.