Исследования в области особоопасных инфекций

Биосинтез токсина как проявление активности гена tox+ фага

Термин «лизогенная конверсия» был введен для обозначения изменений в бактерии, связанных с присутствием в ней профага (Barksdale, Pappenheimer, 1954). Позднее было показано, что действие конвертирующего профага проявляется только при его дерепрессии, т. е. при его репликации (Hershey, 1959; цит. по Barksdale, 1959). Оказалось также, что конверсию токсигенности можно вызвать в клетке при репликации вирулентного фага В и его мутанта β hv 64 tox+ до начала процесса лизиса плетки (Barksdale е. а., 1960; Matsuda, Barksdale, 1967). В свете этих фактов появление токсигенности у коринебактерий, вызванное умеренным или вирулентным фагом, стали называть фаговой конверсией.

Последующие работы Barksdale, и его школы подтвердили предположение о том, что синтез дифтерийного токсина происходит на ранних стадиях репликации вируса и не связан с конечным формированием вирионов. Matsuda и Barksdale (1967) изучали кинетику синтеза дифтерийного токсина в процессе лизиса нетоксигенной культуры типа mitis С7 вирулентным фагом β hv 64 tox+, который является линией фага В. Toshach—Freeman, но был стабилен при хранении на холоде и мог быть получен в отмытом виде с титром до 2*1011 частиц/мл. Этих качеств не было у других фагов tox+. Введение вирулентного бактериофага в нетоксигенную культуру С7 позволило наблюдать в ней постепенную интенсификацию синтеза токсина, по всем признакам неотличимого от токсина, продуцируемого штаммом PW-8. Возможность занесения токсина в клетку вместе с частицами вируса была исключена применением отмытых от токсина вирионов и в опытах с варьированием множественности инфекции: при разной множественности инфекции изменения количества внутриклеточного токсина не наблюдали.

Изучение кинетики синтеза токсина в инфицированной фагом β hv 64 tox+ культуре С7 показало, что токсин появляется внутри клетки на ранних этапах репликации вируса: синтез вирусной ДНК сопровождается появлением внутриклеточного токсина между 7-й и 14-й минутой после инфекции. Внеклеточный токсин появляется в среде до того, как освобождаются первые частицы вируса. Синтез токсина прекращается, когда клетки начинают лизироваться. О появлении токсина на ранних стадиях репликации вируса свидетельствовали также опыты по прерыванию цикла репликации профлавином; на стадии формирования зрелого фага токсин уже не продуцировался. Агенты, которые задерживали продолжительность вирусного цикла и замедляли деление клетки, увеличивали выход токсина. В частности, такое увеличение было получено при воздействии профлавина, а также при лимите железа в среде (Matsuda, Barksdale, 1967). В клетках, растущих при пониженной концентрации железа, происходит удлинение цикла вирусного размножения, что значительно повышает выход токсина. Роль гена tox+ в репликации фага и жизнедеятельности бактериальной клетки до настоящего времени не ясна.

Matsuda и соавт. (1971) картировали на хромосомах температурно-чувствительных мутантов нелизогенизирующего вирулентного фага β hv 64 tox+ до 10 цисстронов, ответственных за разные стадии размножения.

Экспрессия гена tox+ происходила независимо от экспрессии генов, ответственных за такие стадии размножения фага, как созревание, выход фага из клетки (лизис) и даже синтез фаговой ДНК: дифтерийный токсин продуцировался клеткой, когда синтез фаговой ДНК был невозможен. Авторы предполагают, что если синтез токсина и связан с размножением фага, то эта связь касается самых ранних стадий репликации фага.

Ushida и соавт. (1971, 1972) сообщают о мутациях и даже делениях в структурном гене tox+ фага β, которые влекут за собой синтез белка, по структуре близкого к токсину, однако не влияют на урожай фага и кинетику его размножения. При обработке клеток штамма С7 (β) tox+ нитрозогуанидином был получен штамм С7 (β 45) tox-, не токсичный для кроликов, однако продуцирующий белок (45 000), дающий подобно токсину специфические линии преципитации с антитоксической сывороткой, имеющий фрагмент А, специфически ингибирующий в пробирке аминоацилтрансферазу 2. Под влиянием нитрозогуанидина в геноме фага tox+, по-видимому, произошла мутация типа делеции, захватившая область, контролирующую синтез фагового реп рессор а (отсутствие профагового иммунитета), а также частично фрагмента В токсина. Все эти данные позволили авторам считать, что структурный ген иммунологически идентичного токсину белка β 45 — это мутировавший структурный ген tox+ фага β, контролирующий синтез дифтерийного токсина. Структурный ген токсина находится в фаговом геноме и с ним вносится в клетку, однако не является жизненно необходимым ни для фага, ни для клетки.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56