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转导 编辑
此后这种转导现象得到广泛的研究,在大肠杆菌(Es-cherichia coli)、肺炎克氏杆菌(Klebsiella pneumoniae)、痢疾志贺氏菌(Shigella dysenteriae)、金黄色葡萄球菌(Sta-phylococcus aureus)、枯草杆菌(Bacillus subtilis)、鼠伤寒沙门氏菌等几十种细菌中都有发现,在放线菌和高等动物的细胞株中也有报道。
普遍性转导
噬菌体能传递供体细菌的任何基因的转导。鼠伤寒沙门氏菌的P22噬菌体、大肠杆菌P1噬菌体、枯草杆菌的PBS1、PBS2、sp10噬菌体都是普遍性转导噬菌体。由普遍性转导产生的转导子(即接受了噬菌体传递的供体细胞基因的受体细胞)不具溶源性,说明转导噬菌体中不带有完整的噬菌体染色体,却带有噬菌体在繁殖过程中错误包装的供体细菌的基因。根据噬菌体转导的供体细胞DNA是否整合到受体细胞染色体上,又可将普遍性转导分为完全转导和流产转导。转导的DNA整合到受体细胞染色体上,并能产生稳定的转导子的转导称为完全转导;转导的DNA不整合到受体细胞的染色体上,虽然不能继续复制,但仍然表达基因功能的转导称为流产转导。在流产转导的情况中转导子在每一次细胞分裂时只把噬菌体转导的DNA传给两个子细胞中的一个,所以即使经几次分裂产生许多细菌,也只有其中的一个细菌细胞得到噬菌体转导的DNA,这是一种单线遗传的方式。在同一次转导中,流产转导的细胞往往多于完全转导的细胞。局限性转导
噬菌体只能传递供体染色体上原噬菌体整合位置附近的基因的转导。λ噬菌体和φ80噬菌体是大肠杆菌K-12的局限性转导噬菌体。λ噬菌体只能转导大肠杆菌K-12染色体半乳糖基因(gal)和生物素基因(bio)等少数基因。φ80噬菌体只能转导色氨酸基因(trp)、胸腺嘧啶激酶基因(tdk)等少数基因。产生这种现象的原因是由于在溶源化过程中噬菌体总是整合在供体细胞染色体的特定位置上,当溶源性细菌受紫外线等因素诱导后原噬菌体便脱离细菌染色体而进行复制,一部分原噬菌体脱离寄主染色体时带有邻近的染色体基因,这些噬菌体便是转导噬菌体。
(1)低频转导(LFT)
诱导溶源性细菌而产生的细胞裂解产物中,除含有正常的噬菌体外,还有极少数(约为10^(-6))部分缺陷噬菌体。用诱导溶源性菌株得来的噬菌体进行转导时的转导频率不过10^(-6) ,称为低频转导。
(2)高频转导(HFT)
双重溶原菌在紫外辐射等因子的诱导下,原噬菌体容易被切割下来,产生等量的缺陷噬菌体和正常噬菌体,该裂解物称为高频率转导裂解物,用这样的裂解物去感染细菌,将比低频率转导裂解物产生多得多的转导子。
λ噬菌体的整合和转导噬菌体的形成机制首先由A·坎贝尔所推测,以后经实验证明。
当用λ噬菌体转导发酵乳糖的基因时,大约10^6 被感染的细菌中出现一个转导子。这一事实说明大约10^6 噬菌体中只有一个带有发酵乳糖的基因,这是低频转导。当λ噬菌体整合到寄主细胞后,带有发酵乳糖基因的λ噬菌体也整合到寄主染色体上,成为双重溶源化细胞。这种细菌用紫外线诱导时,非转导的和转导的噬菌体同时脱离细胞染色体而复制繁殖,两个噬菌体中就有一个带有发酵乳糖的基因。用这种细胞释放的噬菌体转导发酵乳糖基因,就可以得到50%的转导子,这种转导称为高频转导。
受体酪氨酸蛋白激酶(RTPK)信号转导途径
受体酪氨酸蛋白激酶超家族的共同特征是受体本身具有酪氨酸蛋白激酶(TPK)的活性,配体主要为生长因子。RTPK途径与细胞增殖肥大和肿瘤的发生关系密切。配体与受体胞外区结合后,受体发生二聚化后自身具备(TPK)活性并催化胞内区酪氨酸残基自身磷酸化。RTPK的下游信号转导通过多种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的级联激活:(1)激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK),(2)激活蛋白激酶C(PKC),(3) 激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3K),从而引发相应的生物学效应。
非受体酪氨酸蛋白激酶途径
此途径的共同特征是受体本身不具有TPK活性,配体主要是激素和细胞因子。其调节机制差别很大。如配体与受体结合使受体二聚化后,可通过G蛋白介导激活PLC-β或与胞浆内磷酸化的TPK结合激活PLC-γ,进而引发细胞信号转导级联反应。
受体鸟苷酸环化酶信号转导途径
一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)可激活鸟苷酸环化酶(GC),增加cGMP生成,cGMP激活蛋白激酶G(PKG),磷酸化靶蛋白发挥生物学作用。
核受体信号转导途径
细胞内受体分布于胞浆或核内,本质上都是配体调控的转录因子,均在核内启动信号转导并影响基因转录,统称核受体。核受体按其结构和功能分为类固醇激素受体家族和甲状腺素受体家族。类固醇激素受体(雌激素受体除外)位于胞浆,与热休克蛋白(HSP)结合存在,处于非活化状态。配体与受体的结合使HSP与受体解离,暴露DNA结合区。激活的受体二聚化并移入核内,与DNA上的激素反应元件(HRE)相结合或其他转录因子相互作用,增强或抑制基因的转录。甲状腺素类受体位于核内,不与HSP结合,配体与受体结合后,激活受体并以HRE调节基因转录。
只有温和噬菌体可进行局限性转导。当温和噬菌体进入溶原期时,则以前噬菌体形式整合于细菌染色体的一个部位。当其受激活或自发进入裂解期时,如果该噬菌体DNA在脱离细菌染色体时发生偏离,则仅为与前噬菌体邻近的细菌染色体DNA有可能被包装入噬菌体蛋白质衣壳内。因此局限性转导噬菌体所携带的细菌基因只限于插入部位附近的基因。由于局限性转导噬菌体常缺少噬菌体正常所需的基因,因此常需与野生型噬菌体共同感染细菌后的细菌中复制,这样才能将携带的基因转移至受体菌,并获得该段基因所决定的新特性的表达。
转导实验中常用的是 λ 噬菌体,它能整合在大肠杆菌染色体 DNA 上的半乳糖基因 (gal.17 分钟处 ) 与生物素基因 (bio.18 分钟处 ) 之间,因此,它能转导 gal 基因又能转导 bio 基固。选用溶源性的 E.coliK12 ( λ) gal + 为供体菌。由于在此供体菌中 λ噬菌体 与 gal + 基因 紧密连锁,因此,当此供体菌受紫外线照射后产生裂解反应,噬菌体被诱发释放,以一定的比例形成带有 gal 基因的转导噬菌体。当让这种转导噬菌体与受体菌 E.coliK12S gal - 混合接触时,带有供体菌 gal + 基因的转导噬菌体能以一定的频率整合到受体菌的染色体 DNA ,而使不能利用半乳糖的 gal - 受体菌转变成了能利用半乳糖的 gal + 细菌。