ФАГ ЛАМБДА • Med-of-Rita

ФАГ ЛАМБДА (фаг λ; греческий phagos пожирающий) — умеренный бактериофаг, специфичный для кишечной палочки.

Фаг ламбда является эталонным представителем обширной таксономической группы ламбдоидных фагов, отличающихся способностью к индукции под действием УФ-лучей, возможностью рекомбинации в перекрестных скрещиваниях и сходством в последовательности нуклеотидов концевых участков молекул их ДНК. Предполагают общность происхождения ламбдоидных фагов.

Изучение фага ламбда сыграло выдающуюся роль в становлении и развитии молекулярной генетики и биологии, генетической инженерии.

Закономерности, установленные при исследовании фага ламбда, лежат в основе современных представлений о молекулярных механизмах репликации (см.), рекомбинации (см.), транскрипции (см.), находят прикладное применение при конструировании рекомбинантных молекул.

Фаг ламбда описал в 1951 году Ледерберг (E. Lederberg). Вирион фага представляет собой изометрическую многогранную головку икосаэдрической формы размером около 55 нм с отростком длиной 150 нм и шириной 7 — 12 нм. Капсид головки построен в основном из 420 копий белка с молекулярным весом (массой) 38 000 и 415 копий белка с молекулярным весом 11 000.

Отросток состоит из гибкого полого стержня с фибриллой на конце, не имеет сократшмого чехла, присоединяется к капсиду головки утонченной шейкой и по структуре напоминает уложенные стопкой диски. Внутри капсида вокруг белковоподобного ядра (предположительно, внутреннего белка) располагается одна молекула ДНК — линейная двухцепочечная молекула с молекулярным весом около 30,8 X 106. Гомология нуклеотидных последовательностей ДНК фага ламбда и родственных фагов в сумме составляет 35—60% от общей молекулярной длины и представлена отдельными участками. На обоих концах молекулы имеются одноцепочечные взаимно комплементарные участки из 12 нуклеотидов (липкие концы), обеспечивающие возможность преобразования линейной формы ДНК в кольцевую структуру.

При заражении бактерий фагом его ДНК может реплицироваться в цитоплазме как автономный элемент или интегрироваться в зарепрессированном состоянии в хромосому и реплицироваться как ее составная часть (профаг) под генетическим контролем бактерии. Рекомбинация осуществляется в специфических для ДНК фага и клетки сайтах (участках) взаимного прикрепления, сопровождается их физическим разрывом и последующим воссоединением с образованием целостной генетической структуры клетки с встроенной в нее в линейной форме ДНК фага.

Сайт-специфическая интеграционная рекомбинация осуществляется при отсутствии выраженной нуклеотидной гомологии в сайтах со специфическим участием белка, контролируемого геномом фага. Детерминируемый профагом репрессор, взаимодействуя с двумя его локусами, препятствует в клетке экспрессии (проявлению) его генов, автономной репликации его ДНК, способствует возникновению специфического иммунитета клетки и поддерживает ее лизогенное состояние (см. Лизогения) в неограниченном числе генераций с наследуемой потенциальной способностью образовывать фаг. Индукция фага устраняет действие репрессора, проявляется активацией репрессированных генов профага, приводящей к его вырезанию из хромосомы клетки с помощью сайт-специфической рекомбинации при участии, белков, кодируемых генами фага. В состоянии автономной дерепрессированной кольцевой молекулы, как и при литическом цикле развития фага, ДНК реплицируется сначала в кольцевой форме, а позже из -промежуточной репликативной формы образуются характерные для вирионов линейные молекулы. Репликация происходит в двух направлениях от фиксированной на кольцевой молекуле точки начала репликации с участием белков, кодируемых двумя генами фага под сложным контролем его систем положительной и отрицательной регуляции. Литический цикл развития завершается в пределах 50 мин. сборкой фаговых частиц, лизисом клетки и высвобождением около 100 вирионов, образующих мутные негативные колонии на газоне бактерий вследствие их лизогенизации (см. Грациа метод). Нарушение границ вырезания профага может привести к частичному замещению его ДНК примыкающими бактериальными генами с образованием дефектных фаговых частиц, осуществляющих специфическую трансдукцию (см.). У фага ламбда известны многочисленные разнообразные мутации, с помощью которых в его геноме картировано свыше 40 генов. Выделяют 4 основные группы генов: рекомбинации, репликации ДНК, регуляторные и детерминирующие структурные компоненты фага и гены лизиса клетки. Первые три группы генов функционируют на раннем этапе развития фага, последняя — на позднем. Протяженные делеционные мутанты с утратой до 85% генома, но сохранившие репликон и мутанты по регуляторному гену N, функционируют как типичные плазмиды (см.), не интегрируя в хромосому клетки и не образуя фаговых частиц.

См. также Бактериофаг.

Библиогр.: Дикарев С. Д. и Розинов М. Н. Бесклеточная система упаковки ДНК в капсид фага лямбда, Молек. генет., микробиол. и вирусол., № 8, с. 12, 1983; Фаг лямбда, пер. с англ., под ред. Б. Н. Ильяшенко, М., 1975; Хэйс У. Генетика бактерий и бактериофагов, пер. с англ., М., 1965; Lederberg E. М. Lysogenicity in E. coli K-12, Genetics, v. 36, p. 560, 1951.

Б. H. Ильяшенко.