: Главная arrow Клетка и ее структура arrow Размножение вирулентного фага: литический цикл  

Размножение вирулентного фага: литический цикл

Печать E-mail
 

 

Репродукция вируса в клетке-хозяине-процесс очень сложный. Его от­дельные этапы, от заражения клетки-хозяина до освобождения зрелых инфекционных частиц, довольно хорошо изучены с биохимической, ге­нетической и морфологической стороны на примере фагов серии Т (Т2, Т4, Т6). Благоприятной предпосылкой для таких исследований явилось

Image

 

 

Image

то, что в фаговой ДНК вместо цитозина содержится 5-гидроксиметил-цитозин, и поэтому ее синтез легко проследить по появлению этого ос­нования. Кроме того, можно получить мутантные формы фага, у ко­торых та или иная стадия процесса репродукции блокирована или же протекает только в определенных условиях. С помощью таких мутан­тов удалось выяснить, как происходит внутри клетки-хозяина морфоло­гическое развитие (морфопоэз) фага, т.е. в какой временной последова­тельности синтезируются и соединяются различные компоненты фа­говых частиц.

Подобно другим вирусам, фаги неподвижны. При смешивании взве­си свободных фагов со взвесью бактерий фаговые частицы в результате случайных столкновений с клетками прикрепляются к поверхности по­следних (адсорбция) и вводят в клетку свою ДНК (инъекция). По про­шествии некоторого времени, необходимого для процессов синтеза и созревания, клетки лизируются и новообразованные фаговые частицы выходят наружу (см. рис. 4.13).

Адсорбция. Не всякий фаг адсорбируется на любой бактерии. Специ­фичность отношений хозяина и фага определяется специфичностью ад­сорбции, которая зависит от рецепторов, имеющихся в клеточной стен­ке. Рецепторы для одних фагов находятся в липопротеиновом слое, для других-в липополисахаридном. Фагорезистентность некоторых бакте­рий определяется, вероятно, отсутствием у них соответствующих рецеп­торов. При избытке бактериофага на одной клетке может адсорбиро­ваться 200-300 фаговых частиц.

Внутриклеточное развитие фага. За адсорбцией следует инъекция, т. е. введение ДНК в клетку. У фага Т2 при этом базальная пластинка, по-видимому, фиксируется на клетке, чехол отростка сокращается и в ре­зультате этого полый стержень входит в бактериальную клетку. Опыты с фагом, у которого нуклеиновая кислота была помечена 32Р, а бе­лок-35S, показали, что в клетку проникает только нуклеиновая кислота, а белковая оболочка остается снаружи. Можно было отделить эту обо­лочку от зараженной клетки без всякого ущерба для размножения фага. Во время так называемого латентного периода, продолжающегося у Escherichia coli в среднем 25 мин, в искусственно разрушенных бакте­риальных клетках не удается обнаружить фага. Инъецированная ДНК фага прежде всего вызывает полную перестройку метаболизма заражен­ной клетки (рис. 4.10). Сразу же прекращается синтез бактериальной ДНК. Через несколько минут прекращается также синтез бактериаль­ной РНК и бактериальных белков, хотя общее количество белка про­должает непрерывно возрастать. Синтез ДНК возобновляется, даже с повышенной скоростью. Сначала фаговая ДНК образуется за счет распавшейся бактериальной. Эту перестройку и последующее новообра­зование фаговой ДНК можно количественно проследить по увеличению количества 5-гидроксиметилцитозина - основания, специфичного для ДНК некоторых Т-фагов. Необходимые для синтеза фаговой ДНК фер­менты образуются уже вскоре после заражения; это так называемые

 

Image

 «ранние белки». К «поздним белкам» относятся белки оболочки и фа­говые лизоцимы, или эндолизины; они образуются лишь во второй по­ловине скрытого периода.

Заключительный процесс-созревание-состоит в соединении фаговой ДНК с белком оболочки и образовании зрелых инфекционных фаговых

 

Image

частиц. Созревание Т-фагов-сложный многоступенчатый процесс. Сна­чала образуются капсиды, наполненные внутри белками. После раство­рения этих внутренних белков готовые головки наполняются ДНК до определенной, зависимой от типа фага плотности и закрываются. После этого пристраиваются компоненты отростка. Последовательность этих процессов можно проследить на условно летальных мутантах, у ко­торых при 25°С все процессы синтеза протекают нормально, а при 43°С тот или иной этап блокируется.

В конце концов клеточная стенка бактерии размягчается под дей­ствием фагового лизоцима, и новые фаги освобождаются. Такое внезап­ное разрушение клетки можно наблюдать под микроскопом в условиях темного поля. Продолжительность латентного периода и величина уро­жая фаговых частиц варьируют в широких пределах в зависимости от вида фага, вида бактерии и условий среды (рис. 4.11). Удалось инфици­ровать такие бактерии, как Haemophilus influenzae и Bacillus subtilis, на-тивной ДНК, выделенной из бактериофага. Подобную инфекцию, со­ответствующую генетической трансформации, называют трансфекцией.

 
« Пред.   След. »