Модификация фаговой ДНК

Фаги, как правило, проявляют специфичность в отношении хозяина. Определенный фаг поражает только один штамм бактерий или ограниченное число родственных штаммов, видов или родов; только в их клетках он способен размножаться. Такого рода специфичность обусловливается в первую очередь рецепторными свойствами поверхности бактериальной клетки. I Однако, помимо этого бактерии располагают и еще одной системой для распознавания фагов. Это распознавание зависит от фаговой ДНК. Речь идет о так называемой модификации фаговой ДНК, т. е. о незначительном ее изменении путем метилирования или гликозилирования пиримидиновых или пуриновых колец. Эти процессы происходят уже после образования фаговой ДНК в клетке-хозяине. Незначительное изменение ДНК никак не отражается на заключенной в ней генетической информации. Оно только позволяет клеткам «узнавать» ДНК. Это означает, что судьба такой ДНК в клетках разных бактериальных штаммов оказывается различной: в одних клетках эта ДНК разрушается, а в других — не разрушается и может реплицироваться. Разрушение фаговой ДНК нуклеазами зараженной клетки называют рестрикцией.

В качестве хорошо изученного примера можно привести фаг 12. При размножении этого фага в клетках Escherichia coli В конце латентного периода Фаговая ДНК глюкозируется. При этом более 65% остатков оксиметилцитозина, имеющихся в ДНК, присоединяют глюкозу. Если затем клетки Е. coli В заразить таким фагом, то фаг размножается в них и этот процесс всегда завершается лизисом. Но если фаг Т2 попадает в клетки дефектного мутанта Е. со/гВ, в которых глюкозилирование невозможно из-за недостатка УДФ-глюкозы (стр. 212), то при его размножении образуются частицы, несущие неглюкозилированную ДНК. Такие фаговые частицы (их обозначают через Т2 *) подчиняются рестрикции, т.е. они не могут размножаться в клетках Е. coli В. Во время инъекции в клетку их ДНК разрушается нуклеазой, локализованной в цито-плазматической мембране. Во всем остальном частицы Т2 * вполне интактны и способны к размножению. Они размножаются, например, в клетках Shigella, которые не содержат указанной нуклеазы Кроме того, клетки Shigella обладают глюкозилирующей системой; поэтому частицы Т2* претерпевают в них обратную модификацию, т. е. вновь превращаются в частицы Т2, способные размножаться в клетках Е. сои В. Модификацию претерпевают также ДНК фагов X и fd во время литического цикла в клетках Е. coli К. В ДНК этих фагов аминогруппы некоторых остатков аденина и цитозина метилируются. Фаговые частицы, содержащие такую метилированную ДНК, размножаются в клетках двух штаммов Е. coli, а именно Е. coli Ки£. coli В. Частицы же, содержащие неметилированную ДНК, в клетках штамма разрушаются. Имеются данные о том, что модификации подвергается не только Фаговая ДНК синтезирующаяся в бактериальных клетках, но также хромосомная и эписомная ДНК. Вполне возможно поэтому, что в основе известной несовместимости между партнерами при конъюгации и трансформации лежат механизмы, сходные с модификацией и рестрикцией.