|
Когда и каким образом реализуется ген tox+ профагов в лизогенных системах?
Pappenheimer и соавт. (1962) показали, что в среде, не содержащей железа, дифтерийный токсин синтезируется заново из аминокислот и его освобождение во внеклеточную среду не связано с ощутимым лизисом бактерий. Кривая токсинообразования не была параллельна кривой образования фаговых частиц. Эти опыты проводили со штаммом PW-8, для профагов tox+ которого тогда еще не был известен индикаторный штамм. В 1968 г., когда Maximesco нашла такие штаммы, стало понятно, что «отсутствие ощутимого лизиса продуцента токсина» связано с отсутствием индикаторных штаммов для определения такого лизиса.
В настоящее время известно, что в лизогенных штаммах синтез токсина происходит только в тех клетках, где индуцируется профаг. Генетическая информация профагов tox+, по-видимому, реализуется при индукции, когда профаг выходит из-под контроля репрессора (Barksdale, 1959; Barksdale е. а., 1960).
Каким образом снимается репрессия с геномов профагов tox+? Существует предположение, что в этом процессе большую роль играют концентрации железа в ореде, где размножается токсигенный штамм.
Известно, что оптимальное содержание железа в среде и в организме обеспечивает быстрый рост и максимальную скорость размножения дифтерийных бактерий. Но большие концентрации железа тормозят синтез токсина, он продуцируется только в среде с дефицитом железа.
Например, в опытах Natano (1956) продукция токсина при низкой (0,1—0,5 мкг/мл) концентрации железа в среде увеличивалась примерно в 10 раз по сравнению с обычной (5—6 мкг/мл) или более высокой (70 мкг/мл). Продукцию токсина штаммом PW-8 можно зарегистрировать в культуре по крайней мере после трех делений клеток, а также когда концентрация железа в среде падает от 1/6 его начального уровня (Pappenheimer, 1947; цит. по М. Д. Крыловой, 1972; Mitsuhachi е. а., 1949).
При малой исходной концентрации железа в среде токсин может появляться на ранних стадиях роста, но он накапливается в среде только после того, как содержание железа в ней упадет до 0,14—0,16 мкг на 1 мг сухой массы микроорганизмов (Edwards, Searner, 1960).
Barksdale (1959) помещал активно растущие клетки штамма PW-8, предварительно отмыв их, в среду, лишенную железа. Уже через час бактерии начинали гибнуть, а в среде появлялся токсин. Кривые отмирания микробов и накопления токсина пересекались. Автор считает, что токсин продуцируется «гибнущей» клеткой к концу логарифмической фазы роста, когда в среде истощаются запасы железа. Характерно, что в это время в культуре появляются многочисленные лизированные клетки, удлиненные особи и спаянные в глыбки остатки бактерий.
В средах, где созданы все условия для быстрой продукции токсина, клетки С. diphtheriae PW-8 могут расти экспоненциально, образуя при этом токсин.
Добавление железа немедленно останавливало продукцию токсина, хотя скорость размножения штамма PW-8 не изменялась. Это указывает на то, что для роста С. diphtheriae и торможения образования токсина требуются различные концентрации железа (Ushida е. а., 1965; Raynaud, Tippinn е. а., 1954; Pappenheimer е. а., 1962, и др.; цит. по М. Д. Крыловой, 1972).
С. diphtheriae вырабатывает токсин только в аэробных условиях и поэтому нуждается в железе. Когда эти бактерии используют железо среды, их способность к синтезу цитОхромов, каталазы и других гемосодержащих ферментов уменьшается. В то же время низкая концентрация ионов железа и другие условия, сопутствующие интенсивной продукции токсина, необходимы для индукции умеренного бактериофага.
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
|