Tính tiềm tan (Lysogeny) và phage l

Chu trình tiềm tan bắt đầu khi phân tử ADN của phage l gắn vào nhiễm sắc thể của vi khuẩn và tiến hành sao chép như một phần nhiễm sắc thể vi khuẩn. Các hạt phage không được tạo thành. Phân tử DNA của phage được gắn vào bộ gen của vi khuẩn được gọi là prophage, tế bào vi khuẩn mang prophage được gọi là tế bào tiềm tan (lysogen). Một chủng tiềm tan cho phage l được ký hiệu theo tên của phage....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tính tiềm tan (Lysogeny) và phage l Tính tiềm tan(Lysogeny) và phage lChu trình tiềm tan bắt đầu khi phân tửDNA của phage l gắn vào nhiễm sắc thểcủa vi khuẩn và tiến hành sao chép nhưmột phần nhiễm sắc thể vi khuẩn. Cáchạt phage không được tạo thành. Phân tửDNA của phage được gắn vào bộ gen củavi khuẩn được gọi là prophage, tế bào vikhuẩn mang prophage được gọi là tế bàotiềm tan (lysogen). Một chủng tiềm tancho phage l được ký hiệu theo tên củaphage. Ví dụ chủng E. coli K12(l) làchủng K12 trở thành tế bào tiềm tan củaphage l.Phân tử DNA của phage l có đầu các đầucuối chứa 12 nucleotide không kết cặp,mà ở dạng sợi đơn tạo đầu dính(cohesive end) bổ sung. Khi vào tế bào,đầu cuối bổ sung gắn lại tạo phân tửvòng tròn. Sự tạo vòng tròn xảy ra sớm ởcả chu trình tan và chu trình tiềm tan(hình 1). Có khoảng 75% tế bào vi khuẩnbị nhiễm phage, phân tử DNA vòng trònsao chép và chu trình tan xảy ra tiếp theo.Còn khoảng 25% tế bào bị nhiễm, phântử DNA vòng tròn của phage l và phân tửDNA vòng tròn của E. coli tương tác vàxảy ra tái tổ hợp điểm chuyên biệt (site-specific recombination) và DNA củaphage gắn vào nhiễm sắc thể của vikhuẩn. Hình 1: Chu trình tan và tiềm tan ở phage lChu trình tan:1. Phage tấn công tế bào chủ và bơmDNA vào2. Tái tạo vòng DNA phage3. DNA và protein của phage được tổnghợp và lắp ghép tạo thành phage mới4. Tế bào bị phân giải, giải phóng phageChu trình tiềm tan:5. DNA của phage tích hợp vào NST vikhuẩn tạo thành dạng prophage6. Tế bào vi khuẩn phân chia bìnhthường, sao chép prophage và truyền chothế hệ sau7. Nhiều tế bào phân chia tạo ra khuẩnlạc vi khuẩn có chứa prophage8. Một số prophage tồn tại trên NST vikhuẩn, khởi đầu cho chu trình sinh tanVị trí của tái tổ hợp điểm chuyên biệt ởDNA của vi khuẩn và phage được gọi làđiểm gắn vào của vi khuẩn và phage(bacterial and phage attachment sites).Mỗi điểm gắn có chứa 3 đoạn: ở đoạntrung tâm có cùng trình tự nucleotide ởcả 2 vị trí gắn và là vùng mà sự tái tổ hợpthực sự xảy ra. Điểm gắn vào của phageđược ký hiệu bởi POP’ (P: phage) vàđiểm gắn vào ở vi khuẩn được biểu diễnbằng BOB’ (B: bacteria). So sánh bản đồdi truyền của phage và prophage POP’nằm gần vùng trung tâm của phân tửDNA dạng thẳng. Một protein của phage,integrase, xúc tác cho tái tổ hợp điểmchuyên biệt. Enzyme integrase nhận rađiểm gắn vào của phage và vi khuẩn, gâyra sự trao đổi vật lý, kết quả là phân tửDNA của phage gắn vào phân tử DNAcủa vi khuẩn. Kết quả của sự tái tổ hợplàm bản đồ di truyền của prophage khácvới bản đồ di truyền của phage. Bản đồdi truyền prophage là sự chuyển đổi vòngtròn bản đồ di truyền phage tự do.Prophage được chèn vào nhiễm sắc thểcủa E. coli giữa gene gal và gene bio. Sựchèn vào của phage l làm tăng khoảngcách giữa gene gal và gene bio (Hình 2).Khoảng cách giữa gene gal và gene bio ởtế bào tiềm tan với phage l là khoảng haiphút so với một phút ở tế bào không tiềmtan. Hình 2 : Mô hình gắn của phage l vào NST của E.coliKhi tế bào tiềm tan, các gene của phagetrở thành một phần nhiễm sắc thể của vikhuẩn vì vậy có thể làm kiểu hình của vikhuẩn bị thay đổi. Nhưng hầu hết cácgene của phage ở prophage đều được giữở trạng thái bất hoạt nhờ proteinrepressor - sản phẩm của gene ở phage.Protein repressor được bắt đầu tổng hợpnhờ sự nhiễm vào của phage và nó đượctiếp tục tổng hợp nhờ prophage. Gene mãhóa cho repressor thường chỉ là gene củaprophage được biểu hiện ở chu trình tiềmtan. Nếu tế bào tiềm tan bị nhiễm bởiphage giống với prophage, sự có mặt củarepressor trong prophage ngăn cản sựbiểu hiện các gene của phage nhiễm vào.Tính kháng với những phage giống vớiprophage được gọi là tính miễn nhiễm(immunity). Đây là tiêu chuẩn để xácđịnh tế bào vi khuẩn chứa phage đặc biệt.Chẳng hạn phage l không tạo đốm trên vikhuẩn chứa prophage l. Trong tế bàotiềm tan, sự sao chép không giải phóngcác phage mới. Tuy nhiên, các prophageđôi khi trở nên có hoạt tính, trải qua chutrình tan, tạo ra số lượng lớn phage ở thếhệ sau. Hiện tượng này được gọi là sựcảm ứng prophage (prophage induction),nó được bắt đầu bằng sự hư hại DNA củavi khuẩn. Đôi khi prophage có thể tách rakhỏi DNA của vi khuẩn một cách ngẫunhiên nhưng thường nó được gây ra docác tác nhân của môi trường như hóachất hoặc chiếu xạ. Khả năng bị cảm ứnglà một thuận lợi cho phage bởi vì DNAcủa phage có thể thoát khỏi tế bào bị hưhại. Cơ chế sinh hóa của sự cảm ứng làphức tạp nhưng sự thoát ra của phage xảyra dễ dàng.Sự cắt ra của phage là sự tái tổ hợp điểmchuyên biệt khác, ngược với quá trìnhgắn vào. Sự cắt này yêu cầu enzyme củaphage, integrase thêm protein của phagelà excisionase. Nghiên cứu di truyền củasự gắn vật lý cho thấy escisionase gắnvới integrase và sau đó nhận ra điểm gắnvào của prophage BOP’ và POB’, gắnvới các điểm này. Integrase cắt ở trình tựO và tạo ra lại BOB’ và POP’. Quá trìnhtách diễn ra ngược lại với sự ...