белковой природы. Было обнаружено также, что бактерии продуцируют токсин лишь в том случае, если они заражены умеренным бактериофагом6, несущим ген tox, и при условии, что содержание неорганического железа в среде значительно снижено.

Дифтерийный токсин представляет собой белок с мол. весом ~ 62 ООО. Его минимальная летальная доза для морской свинки составляет всего лишь 0,16 мг/кг. Исследования, проведенные на культуре клеток, показали, что токсин блокирует включение аминокислот в белки в результате инактивации3 фактора элонгации EF-2, необходимого для транслокацин в рибосомах млекопитающих. Токсин действует аналогично ферменту, переносящему ADP-рибозильную группу от NAD+ к фактору EF-2:

Токсин

EF-2 + NAD+ > ADP-рибозил—EF-2 + Никотинамид.

Модифицированный фактор EF-2 реагирует с GTP обычным путем, однако образующийся при этом комплекс не способен принимать участие в транслокации. Для ускорения этой фатальной реакции достаточно, чтобы концентрация токсина в цитоплазме составляла всего лишь Ю-8 М.

Каким же образом белковый токсин такого типа проникает в клетку? Имеются основания считать, что структура одно.-го нз участков белковой молекулы обладает способностью' связываться с определенными участками клеточной, мембраны. Возможно, что связывание в этих участках стимулирует

jлава 19

пиноцитоз. Токсин начинает действовать лишь после частичного протеолитического расщепления.

Каково происхождение гена tox и почему он переносится» вирусом? Паппенхеймер и Джила высказали предположение,, что этот ген каким-то образом образовался из гена эукариотической клетки, кодирующего функциональный белок. Этот ген внедрился в вирус и в ходе эволюции трансформировался в ген, детерминирующий синтез белкового токсина. Наличие в клеточном ядре поли (ADP-рибозы) (разд. И, 3) позволяет предложить одну из возможностей появления гена tox, NAD+ служит субстратом при синтезе этого ядерного полимера, а синтетаза катализирует разрыв рибозилникотинамидной связи с образованием новой гликозидной связи между 1-углеродом рибозы и 2-гидроксильной группой аденозина следующей мономерной единицы. Возможно, что именно ген синтетазы в результате модификации трансформировался в ген дифтерийного токсина.

О группе токсичных для бактерий белков (колицинов) уже шла речь в разд. Г, 7. Они, по-видимому, также связываются со специальными рецепторами на внешней мембране-бактерии типа Е. coll. Нейландс и его сотрудники обнаружили, что у Е. coli рецептор колицина М служит также рецептором и для сидерохромного пептида — феррохрома (дополнение 14-В), и для бактериофага Т5. С этим же участком мембраны связывается антибиотик альбомицин. Существует предположение, что на ранних этапах эволюции у бактерий появились молекулы, обладающие способностью к образованию хелатных комплексов с железом, причем размер этих комплексов постепенно увеличился до такой степени, что они утратили способность диффундировать через наружную мембрану в клетку. В результате возникли специфические системы переноса, которые позднее были использованы фагами к штаммами, продуцирующими колицинв.

а Pappenheimer А. М., Jr., Gill D. М., Science, 182, 353—364 (1973). 6 Eklund M. W., Poysky F. Т., Reed S. M., Smith C. A., 172, 480—482.' (1971).

E Lackey M., Wayne R., Neilands J. В., BBRC, 64, 687—693 (1975).

Вопросы и задачи

1. Как можно доказать, что передающиеся по наследству признаки

действительно закодированы нуклеотидной последовательностью^

ДНК?

2. Опишите предложенную Уотсоном и Криком модель строения ДНК-Какие биологические и химические факты можно с ее помощью-объяснить?

3. Приведите экспериментальные доказательства антипараллельной ориентации цепей в двухцепочечной ДНК. Охарактеризуйте специфичность ферментов, использованных для этого доказательства.

4. Если объединить все молекулы ДНК вашего организма в одну двухцепочечную спираль Уотсона — Крика, то какова будет ее: длина?

5. Опишите три типа РНК, участвующие в биосинтезе белков. Расскажите, что известно о химических и физических свойствах, нуклео-тидном составе и о биосинтезе каждого из них?

6. Белок, являющийся репрессором /ас-оперона, содержит только два

триптофановых остатка в положениях 190 и 209. При связывании

с индуктором, изопропил-р-О-тиогалактозидом, происходит хотя и

небольшое (на ~3 нм), но достоверное смещение максимума в спектре флуоресцепции белка в сторону длинных волн. Путем введения nonsensfi-мутаций и супрессии соответствующими супрессорными генами были получены модифицированные индукторы (см. разд. Г,5,

Summer Н., Lu P., Miller J. Н., JBC, 251, 3774—3779, 1976). При

замене Тгр-190 на Туг смещение максимума в спектре флуоресценции при связывании индуктора оставалось таким же; если же

Тгр-209 заменялся на Туг, то сдвига не наблюдалось. Прокомментируйте эти результаты. Можете ли вы предложить два возможных объяснения? Как можно определить, какое из них верно?

7. В бактериальной рибосоме диаметром 23 нм содержится 35% белка. Если предположить, что на до