месте клетки находятся цитоплазматические гены? Известно три места их локализации: митохондрия, хлоропласты и некоторые участки, связанные с мембранами [174, 175]. Примером последнего могут служить клетки штаммов-убийц у дрожжей. Клетки, содержащие признак «убийц», выделяют токсин, убивающий чувствительные по отношению к нему клетки, в то время как сами устойчивы к этому токсину. Соответствующие гены переносятся при помощи не ДНК, а двухцепочечной РНК, причем они чем-то напоминают колициногенные факторы кишечных бактерий. Сходные частицы (^-факторы) обнаруживаются у Paramecium {176].

Митохондриальная ДНК как переносчик цитоплазматической наследственности изучена наиболее полно [177—179]. В клетках животных митохондриальная ДНК представлена кольцевыми двухцепочечными

6 Carlson P. S., Smith H. H.t Bearing R. D., PNAS, 69, 2292—2294 (1972).

молекулами, длина которых составляет приблизительно 5 мкм (мол-вес 107), что соответствует приблизительно 15 000 парам оснований с-информационной емкостью, включающей приблизительно 15 генов. Молекулы митохондриальной ДНК Tetrahymena имеют несколько большие размеры (длина их окружности составляет приблизительно 15 мкм), а в случае растений эти размеры могут быть еще большими. Размер кольцевых молекул митохондриальной ДНК дрожжей составляет 25—26 мкм. Существуют убедительные доводы в пользу того, что митохондриальная ДНК детерминирует специфическую рибосомную РНК митохондрии. Митохондриальная ДНК детерминирует также несколько типов молекул тРНК. У животных 20—25% митохондриально-го генома, по-видимому, участвует в выработке молекул рРНК и тРНКВеские доводы, свидетельствующие о том, что какая-то часть остальных генов митохондриальной ДНК детерминирует синтез белков, необходимых для функционирования митохондрий, были получены в опытах с так называемыми petite-мутантами дрожжей. Эти спонтанно образующиеся мутанты легче всего могут быть получены при обработке дрожжевых клеток высокими концентрациями интеркалирующих агентов типа этидиумбромида (рис. 2-27). Длительная обработка такими соединениями вызывает практически полный распад митохондриальной ДНК и образование мутантов, вырастающих лишь до небольших размеров и практически полностью лишенных митохондрий. Поскольку дрожжи способны расти в анаэробных условиях (используя энергию, освобождающуюся при брожении), такие мутантные клетки могут оказаться жизнеспособными. Несмотря на то что большая часть митохон-дриальных белков синтезируется под контролем ядерных генов, потеря ДНК, вызванная этидиумбромидом, приводит либо к полному исчезновению митохондрий, либо к образованию митохондрий, лишенных цитохромов — компонентов цепи переноса электронов. Таким образом, митохондриальная ДНК несет, очевидно, какую-то важную информацию. Внутримитохондриальные гены детерминируют синтез нескольких белков внутренней мембраны митохондрий. Три из них — субъединицы цитохромоксндазного комплекса, в состав которого входят также четыре субъединицы, синтезируемые в цитоплазме [179]. Четыре гидрофобных белковых субъединицы внутренней мембраны митохондрий, синтезируемые митохондриальными рибосомами, связаны с Fi-АТРазным комплексом (гл. 10, разд. Д, 8).

ДНК хлоропластов приблизительно в 10 раз больше, чем митохондриальная ДНК животных (их мол. вес составляет приблизительно 1-108) [179а]. Она способна детерминировать синтез примерно 150 белков. В каждом хлоропласте может быть от 10 до 100 копий [180]. Так же как и ДНК митохондрий, ДНК хлоропластов детерминирует,, по-видимому, синтез молекул рибосомной и транспортной РНК. Установлено также, что информация о синтезе основной субъединицы (мол. вес которой равен приблизительно 55 000) рибулозодифосфат-карбокси-лазы (гл. 7, разд. К, 3, ж) закодирована в ДНК хлоропластов [181, 182]. Синтез же меньшей субъединицы (мол. вес которой равен приблизительно 15 000) того же фермента закодирован в ядре. Несколько гидрофобных мембранных белков хлоропластов также синтезируются на рибосомах хлоропластов, используя мРНК, транскрибированную с хло-ропластной ДНК. Существуют данные о том, что в хлоропластах Chla-mydomonas содержатся некоторые гены, ответственные за синтез белков хлоропластных рибосом [183].

Этидиумбромид ингибирует репликацию также и ДНК хлоропластов и вызывает частичную деградацию уже- имеющейся в хлоропластах:

ДНК, не влияя при этом на репликацию ДНК в ядре. Этот эффект сходен с описанным выше действием этидиумбромида на митохондри-альную ДНК. Вместе с тем клетки Chlamydomonas, обработанные эти-диумбромидом, способны в дальнейшем восстанавливать содержание ДНК в хлоропластах. При интерпретации этих данных было высказано предположение о существовании «исходных копий» хлоропластной ДНК в специально защищенных участках. При такой интерпретации необходимо учитывать также данные, свидетельствующие о том, что, хотя репликация ДНК в ядре и в других органеллах происходит в разные периоды клеточного цикла, соотношение между содержанием ДНК в ядре и органеллах поддерживается на постоянном уровне. Должен