Система T4 r II - экспериментальная система, разработанная в 1950-х годах Сеймуром Бензером для изучения субструктуры гена . Экспериментальная система основана на генетических скрещиваний различных мутантных штаммов из бактериофага Т4 , вирус , который заражает бактерии кишечной палочки .
Источник
Один тип мутации в бактериофаге T4, идентифицированный исследователями фаговой генетики к 1950-м годам, был известен как r (от быстрого ), что заставляло фаг уничтожать бактерии быстрее, чем обычно. Их можно было легко обнаружить, потому что они будут производить более крупные бляшки, а не более мелкие бляшки, характерные для вируса дикого типа . Посредством генетического картирования исследователи идентифицировали определенные области в хромосоме Т4, названные локусами r I, r II и r III , связанные с мутантами r . В 1952 году, проводя эксперименты с мутантами r II, Сеймур Бензер обнаружил штамм, который не вёл себя нормально. К 1953 году , после публикации Уотсона и Крика «S предлагаемой структуры из ДНК , Бензер додумались , что , по- видимому неисправные г мутантов , возможно, является результатом скрещивания двух различных ¨R мутантов II, каждая из которых имела часть г II ген интактный, так что гибридный штамм вообще не проявлял фенотип r, потому что он объединял интактные части гена r II. [1]
Отсюда Бензер увидел, что можно создать множество независимых мутантов r , и, измеряя частоту рекомбинации между разными штаммами r , он мог картировать субструктуру одного гена. Хотя вероятность успешной рекомбинации между любой парой спаривания мутантов rII невелика, одна чашка Петри может быть основой для миллионов испытаний одновременно. Их можно было легко проверить, используя специфический штамм E. coli , известный как K12 (λ), который был чувствителен к T4 дикого типа, но не к мутантам r . [2]
Концепция Бензера была довольно противоречивой в рамках классической генетической мысли, согласно которой каждый ген рассматривается как особая точка на хромосоме, а не как делимый участок нуклеиновых кислот (как предполагалось в работах Уотсона и Крика). Первоначально Макс Дельбрюк - уважаемый генетик фагов и лидер так называемой группы фагов, частью которой был Бензер, - счел идею Бензера возмутительной. [3]
Работа Бензера
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, были нуклеотидными последовательностями , кодирующими разные полипептиды ; он назвал эти цистроны . [4]
Бензер идентифицировал ряд различных типов мутантов r . Некоторые он классифицировал как делеции , другие как точечные мутации . Посредством различных скрещиваний множества различных штаммов, демонстрирующих делеции и точечные мутации, Бензер локализовал каждую точечную мутацию в подобласти одного из цистронов и упорядочил точечные мутации в этой подобласти. Бензер также предложил Миссенс и нонсенс - мутации от его г исследований II. Система T4 r II позволила Benzer определить частоты рекомбинации на уровне 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, согласно которой гены в хромосоме действуют как дискретные сущности, неделимые путем рекомбинации и расположенные как бусинки на веревочке. Эксперименты Benzer 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 Phage group ).
Работа других
После того, как Бензер продемонстрировал возможности системы T4 r II для исследования тонкой структуры гена, другие адаптировали систему для исследования связанных проблем. Например, Фрэнсис Крик и другие использовали один из специфического г мутантов был найден Бензер (делеция , что слитая с цистронами А и В г II) , чтобы продемонстрировать триплет природу этого генетического кода . [8]
Принцип, заключающийся в том, что три последовательных основания кода ДНК для каждой аминокислоты, был продемонстрирован в 1961 году с использованием мутаций сдвига рамки считывания в гене rIIB бактериофага Т4 [9] [10] (также см . Эксперимент Крика, Бреннера и др. ).
Ричард Фейнман , известный физик-теоретик 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 для соседних внутренних подинтервалов (axb) + (bxc) + (cxd). Хотя это и не является строго аддитивным, наблюдалась систематическая взаимосвязь [12], которая, вероятно, отражает лежащий в основе молекулярный механизм рекомбинации (см. Генетическую рекомбинацию и зависимый от синтеза отжиг цепей ).
Заметки
- ^ Вайнер, стр. 52.
- ^ Джаяраман , стр. 903
- ^ Вайнер, стр. 53
- ^ Джаяраман, стр. 904-905
- ^ Джаяраман, стр. 905-908
- ^ Бензер S (1955). «ТОНКАЯ СТРУКТУРА ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ БАКТЕРИОФАГА» (PDF) . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 41 (6): 344–54. Полномочный код : 1955PNAS ... 41..344B . DOI : 10.1073 / pnas.41.6.344 . PMC 528093 . PMID 16589677 .
- ^ Benzer S (1959). «О ТОПОЛОГИИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 45 (11): 1607–20. Bibcode : 1959PNAS ... 45.1607B . DOI : 10.1073 / pnas.45.11.1607 . PMC 222769 . PMID 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. Bibcode : 1961Natur.192.1227C . DOI : 10.1038 / 1921227a0 . PMID 13882203 .
- ^ Сидней Бреннер (автор), Льюис Вулперт (участник), Эррель К. Фридберг (участник), Элеонора Лоуренс (участник) 2001 Моя жизнь в науке: Сидней Бреннер, Жизнь в науке (см. Страницы 93-96) 2001 Biomed Central Ltd (издатель) ISBN 0954027809ISBN 978-0954027803
- ^ ЭДГАР Р.С., ФЕЙНМАН Р.П., КЛЯЙН С., ЛИЛАУСИС I, ШТЕЙНБЕРГ С.М. (1962). «Эксперименты по картированию с r-мутантами бактериофага T4D» . Генетика . 47 : 179–86. PMC 1210321 . PMID 13889186 .
- ^ Фишер К.М., Бернштейн Х (1965). «Аддитивность интервалов в цистроне RIIA фага T4D» . Генетика . 52 (6): 1127–36. PMC 1210971 . PMID 5882191 .
Рекомендации
- Р. Джаяраман. « Сеймур Бензер и T4 r II: Запуск карты в землю ». Resonance , октябрь 2008 г., стр. 898–908.
- Джонатан Вайнер. Время, любовь, память: великий биолог и его поиски истоков поведения . Кнопф. ISBN 0-679-44435-1