układ T4 rII

System T4 r II jest eksperymentalnym systemem opracowanym w latach pięćdziesiątych XX wieku przez Seymoura Benzera do badania podstruktury genu . System eksperymentalny opiera się na genetycznych krzyżówkach różnych zmutowanych szczepów bakteriofaga T4 , wirusa infekującego bakterie Escherichia coli .

Pochodzenie

Jeden typ mutacji w bakteriofagu T4 zidentyfikowany przez badaczy genetyki fagów w latach pięćdziesiątych XX wieku był znany jako r (od szybkiego ), co powodowało, że fag niszczył bakterie szybciej niż normalnie. Można je łatwo wykryć, ponieważ produkują większe łysinki niż mniejsze łysinki charakterystyczne dla wirusa typu dzikiego . Dzięki mapowaniu genetycznemu naukowcy zidentyfikowali określone regiony chromosomu T4, zwane loci r I, r II i r III , związany z mutantami r . W 1952 roku, przeprowadzając eksperymenty z r II, Seymour Benzer znalazł szczep, który nie zachowywał się normalnie. W 1953 roku, po opublikowaniu zaproponowanej przez Watsona i Cricka struktury DNA , Benzer wpadł na pomysł, że pozornie wadliwe mutanty r mogły powstać w wyniku skrzyżowania dwóch różnych mutantów r II, z których każdy miał część genu r II nienaruszonego genu, tak że szczep hybrydowy nie wykazywał genu r fenotyp w ogóle, ponieważ łączył nienaruszone części genu r II.

Stamtąd Benzer zobaczył, że możliwe będzie wygenerowanie wielu niezależnych mutantów r , a mierząc częstotliwość rekombinacji między różnymi szczepami r , mógł zmapować podstrukturę pojedynczego genu. Chociaż szansa na udaną rekombinację między jakąkolwiek parą mutantów rII jest niewielka, pojedyncza szalka Petriego może być podstawą dla milionów prób jednocześnie. Można je było łatwo przeszukiwać przy użyciu specyficznego szczepu E. coli , znanego jako K12 (λ), który był podatny na T4 typu dzikiego, ale nie na mutanty r .

Koncepcja Benzera była dość kontrowersyjna w klasycznej myśli genetycznej, w której każdy gen jest traktowany jako pojedynczy punkt wzdłuż chromosomu, a nie podzielny odcinek kwasów nukleinowych (jak sugerują prace Watsona i Cricka). Początkowo Max Delbrück — szanowany genetyk fagów i przywódca tak zwanej grupy fagów , której częścią był Benzer — uznał pomysł Benzera za oburzający.

dzieło Benzera

Począwszy od 1954 roku Benzer zastosował system T4 r II, tworząc i krzyżując setki mutantów r oraz opracowując coraz bardziej szczegółową mapę struktury genu r II. W swojej wczesnej pracy zidentyfikował dwa oddzielne, ale bardzo bliskie loci w r II, które, jak zasugerował, były sekwencjami nukleotydowymi kodującymi różne polipeptydy ; nazwał te „ cistrony ”.

Benzer zidentyfikował szereg różnych typów mutantów r . Niektóre sklasyfikował jako delecje , inne jako mutacje punktowe . Poprzez różne krzyżówki wielu różnych szczepów wykazujących delecje i mutacje punktowe, Benzer zlokalizował każdą mutację punktową w podregionie jednego z cistronów i uporządkował mutacje punktowe w tym podregionie. Benzer zaproponował również mutacje missense i nonsens z jego badań r II. T4 r System II umożliwił Benzerowi zidentyfikowanie częstotliwości rekombinacji tak niskich, jak 0,02%, znacznie niższych niż w typowych eksperymentach genetycznych. Było to równoznaczne z wykryciem rekombinacji tylko między jedną lub dwiema parami zasad.

We wczesnych latach pięćdziesiątych dominował pogląd, że geny w chromosomie zachowują się jak oddzielne jednostki, niepodzielne przez rekombinację i ułożone jak paciorki na sznurku. Eksperymenty Benzera z użyciem mutantów uszkodzonych w systemie T4 rII w latach 1955-1959 wykazały, że poszczególne geny mają prostą liniową strukturę i prawdopodobnie są równoważne z liniowym odcinkiem DNA (patrz także grupa fagów ).

Praca przez innych

Po tym, jak Benzer zademonstrował moc systemu T4 r II do badania subtelnej struktury genu, inni dostosowali system do badania powiązanych problemów. Na przykład Francis Crick i inni użyli jednego z osobliwych mutantów r , które znalazł Benzer (delecja, która połączyła cistrony A i B r II ), aby zademonstrować trypletową naturę kodu genetycznego .

Zasadę, że trzy kolejne zasady kodu DNA dla każdego aminokwasu wykazano w 1961 r. przy użyciu mutacji przesunięcia ramki odczytu w genie rIIB bakteriofaga T4 (patrz również eksperyment Crick, Brenner i in. ).

Richard Feynman , znany fizyk teoretyczny z Caltech, pracował nad układem T4 rII latem 1961 roku, a wyniki jego eksperymentów zostały zawarte w publikacji Edgara i in. Autorzy ci wykazali, że częstości rekombinacji między mutantami rII nie są ściśle addytywne. Częstotliwość rekombinacji z krzyżówki dwóch mutantów rII (axd) jest zwykle mniejsza niż suma częstości rekombinacji dla sąsiednich wewnętrznych podprzedziałów (axb) + (bxc) + (cxd). Chociaż nie był to ściśle addytywny, zaobserwowano systematyczny związek, który prawdopodobnie odzwierciedla leżący u podstaw mechanizm molekularny rekombinacji (patrz rekombinacja genetyczna i zależne od syntezy wyżarzanie nici ).

Notatki

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=T4_rII_system&oldid=1118609685 ”