рамки делят на + или — в зависимости от того, происходит ли вставка или делеция небольшого числа оснований. Таким образом, мутации со вставкой можно обозначать -4-1; +2 и т. д. Встречаются также мутации, при которых включаются или выпадают большие участки ДНК. Так, например, большая вставка может иметь место при включении в ген длинного участка чужеродной ДНК- Потери или добавки больших кусков хромосом также могут быть отнесены к мутациям типа делении или вставки.

2. Картирование хромосомы бактериофага

Большая часть наших знаний в области биохимической генетики была получена в результате исследования бактериофагов. Интенсивное изучение «Т-четных» фагов Т2, Т4 и Т6 было начато еще в 1938 г. Максом Дельбруком и его сотрудниками. Хотя размеры исследованных ими вирусов малы, тем не менее оказалось, что они относятся к числу наиболее сложно устроенных из известных вирусов (дополнение 4-Д). Генетической информации, содержащейся в одной линейной молекуле ДНК, которая в случае фага Т4 содержит 2-105 пар оснований, достаточно для кодирования примерно 200 генов. Удалось установить положение 60 из этих генов на генетической карте. Ниже мы рассмотрим вкратце метод, при помощи которого это было сделано.

Инфицирование клетки Е. coli бактериофагом происходит следующим путем: фаг впрыскивает свою ДНК через клеточную стенку в цитоплазму. Цриблизительно через 20 мин после этого клетка лопается, и из нее выходит около 100 полностью готовых копий исходной вирусной частицы. Такая высокая скорость размножения позволяет проводить в пробирке в течение 20 мин генетические эксперименты, для которых потребовалось бы все население земного шара, если бы эти опыты проводились на людях. Главные принципы, лежащие в основе этого метода, были ясно изложены Бензером [130], который впервые составил карту тонкого строения гена. Частицы бактериофагов, подобно бактериям, можно «посеять» в чашке с агаром. Отличие заключается лишь в том, что агар должен содержать однородную суспензию бактерий, чувствительных к вирусу. В какой бы участок чашки ни попали вирусные частицы, они заражают какую-либо бактерию. Вскоре инфекция распространяется на соседние бактерии и в результате образуется стерильное пятно (рис. 15-20). Число основных вирусных частиц, содержащихся 'В суспензии, можно легко определить, сосчитав число стерильных пятен, образовавшихся в результате посева.

Мутантные бактериофаги могут быть обнаружены различными способами, однако наиболее просто это можно сделать по внешнему виду образующихся пятен. Другой тип легко обнаруживаемых мутантов — это мутанты е нарушением специфичности к определенным штаммам бактерий-хозяев. Ключевым открытием, позволившим проводить генетическое картирование бактериофагов, явились данные о том, что внутри бактерии-хозяина может происходить генетическая рекомбинация между двумя частицами фага. Рекомбинация может быть проиллюстрирована следующим образом. Два разных мутантных штамма бакг

териофагов выращивают в больших количествах и смешивают их, добавив большой избыток бактерий. При этом в потомстве обнаруживается некоторое число вирусов, обладающих мутантиыми признаками обоих штаммов, и такое же число вирусов «дикого типа». Хотя рекомбинации между близко расположенными в ДНК мутациями происходят редко, их частота все же значительно превосходит частоту появления новых мутаций. Таким образом, описанный выше эксперимент, хотя и не позволяет говорить о природе событий, происходящих при рекомбинации, все же однозначно указывает на то, что рекомбинация происходит.

Изучение частот рекомбинаций между различными

штаммами фагов вскоре показало, что некоторые сайты мутаций тесно сцеплены друг с

другом. Рекомбинация между

такими сайтами происходит

редко. Другие же сайты сцеплены слабо друг с другом, и

рекомбинации между ними

происходят часто. Эта ситуация

напоминает обнаруженную на

много лет раньше ситуацию с

генами плодовой мушки (дрозофилы)1^, кукурузы и других

высших организмов. Главная

идея, на которой основано картирование хромосом любого

организма, состоит в предположении, что частота реком- РИС- 15"20- Стерильные пятна, образованные бакKi,±ir,i,t,.v, *.nwAt, ла„ип ,„™л териофагом 011, растущим на Staphylococcus

бинации между двумя мута- Каждое Пр?зра*ное темное пятно образоциями прямо пропорциональна ван0 в результате лизиса бактерий, вызванного

расстоянию между местами потомством одной частицы (фото любезно предоэтих мутаций на генетической ставлено Pater Pattee).

карте. Для фага Т4 за единицу

длины принята частота рекомбинаций, равная 1%. Вся карта Т4 состоит из 700 таких единиц. Тот факт, что это значение превышает 100%, означает, что если гены расположены на противоположных концах хромосомы, то рекомбинация между ними может происходить многократно. В действительности же между двумя отдаленными друг от друга генами удается наблюдать максимально 50% кроосинговера, а линейный характер зависимости частоты рекомбинации от расстояния на карте сохраняется лишь для расстояний, не пр