ГЕНЕТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ История развития ХХ век 40 -е

ГЕНЕТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ История развития: ХХ век 40 -е гг. – опыты на пневмококках (S. Pneumoniae, Pneumococcus) , О. Эйвери (1928 г. ), К. Мак-Леод, М. Маккарти (1944 г. - подтверждение) R-штамм – невирулентный S-штамм – вирулентный Тепловая обработка S-штамма и смешение с R-штаммом приводит к гибели мышей ДНК- материальный носитель генетической информации

40 -е гг. – генетические исследования на хлебной плесени (нейроспоры - Neurospora crassa) Дж. У. Бидл и Э. Л. Татум Сформулировано положение: ОДИН ГЕН – ОДИН ФЕРМЕНТ (в наст. время «Один ген – одна полипептидная цепь» 1943 г. - доказано существование спонтанных мутаций у бактерий в опытах на фагоустойчивых мутантах E. coli, С. Лурия, М. Дельбрюк Метод реплик - Д. Ледерберг Предложен клональный анализ – изучение потомства одной клетки

1944 Доказано, что изолированная ДНК встраивается в геном бактерии, изменяя ее фенотип О. Эвери, М. Мак. Карти, С. Маклеод 1946 Открыт половой процесс у бактерий – конъюгация (система рекомбинаций) Д. Ледерберг, Э. Татум. Применение генетического анализа. 1950 – впервые выделен вирус кишечной палочки – фаг лямбда Э. Ледерберг. Вирусы вовлечены в генетические исследования (ВТМ) 1952 Открыто явление общей трансдукции (в 1956 – специфической) Д. Ледерберг. Изучение отношений «фаг-бактерия» Окончательно доказана генетическая роль ДНК - А. Херши, М. Чейз 1953 Сформулированы представления и создана модель структуры ДНК - Д. Уотсон, Ф. Крик

опыт Херши и Чейз, показавший, что именно ДНК— носитель генетической информации. Слева бактериофаги, белки которых несут радиоактивную метку, справа — бактериофаги с радиоактивно помеченной ДНК. Бактериофаг садится на поверхность клетки и впрыскивает свою ДНК. Затем бактерии отделяют от среды, содержащей белковые оболочки фагов. Радиация остается в клетке, если меченой была ДНК, или в среде, если меченым был белок

1956 – установлена кольцевая структура бактериальной ДНК 1961– выпущена книга Ф. Жакоба и Э. Вольмана «Пол и генетика бактерий» 1964 – У. Хейс «Генетика бактерий и бактериофагов» 1962 Сформулированы представления о регуляции активности генов специальными генами-операторами, на примере биосинтеза белка у бактерий. Ф. Жакоб, Ж. Моно 1964 -1970 Открыты транспозируемые генетические элементы микроорганизмов Э. Кондо, С. Митсухаши, Старлинджер… 1970 – разработаны методы секвенирования Химический – Максам и Гилберт Ферментативный – Сенгер

1970 Открыта обратная транскрипция, механизм передачи информации от вирусной РНК к ДНК. Х. Темин, Д. Балтимор 1972 Получена первая рекомбинантная ДНК: фрагмент ДНК вируса ОВ 40 макаки и бактериофага λ dvgal с галактозным опероном E. сoli. П. Берг 1974 Пересадка гена лягушки в бактериальную клетку. Начало генной инженерии. С. Коэн, Г. Бойер 1976 Создана первая биотехнологическая компания Genetech; начало пересадки генов человека в клетки микроорганизмов для промышленного получения инсулина, интерферона и др. белков Начала развиваться Генетика вирусов животных и растений

1970 -80 -e гг. – развитие микробиологической промышленности, прикладной генетики микроорганизмов, селекции м/о, что стало Основой развития молекулярной генетики 1995 - полное картирование генома бактерии Haemophilus influenzae 1999 -2000 Полная расшифровка генома более 20 бактерий, дрожжей. 2010 г в исследовательском институте Крейга Вентера создана первая в мире бактерия, контролируемая искусственно созданным в лаборатории геномом. Этапы: 1. сконструировали из отдельных нуклеотидов фрагменты ДНК, 2. «сшили» из этих фрагментов целый геном бактерии Mycoplasma mycoides 3. перенесли его неповрежденным в клетку генетически близкого организма бактерии Mycoplasma capricolum. «Донорский» геном перепрограммировал клетку-реципиента, и в результате ее деления получилась колония бактерий Mycoplasma mycoides, а не Mycoplasma capricolum.

ВИДЫ РЕКОМБИНАЦИИ генетического материала 1 – бактериальная хромосома 2 – F-фактор (плазмида)

3 – гены, участвующие в рекомбинации ABC – генотип донора, abc – генотип реципиента

1 - бактериальная хромосома 2 - гены, участвующие в рекомбинации А – переносимый фагом ген а – генотип реципиента Фаг заражает одну бактериальную клетку и размножается в ней за счет ДНК хозяина. Затем одна из дочерних фаговых частиц заражает другую бактериальную клетку и вносит при этом генетический материал первой клетки-хозяина во вторую клетку-хозяина. Наиболее успешно трансдукцию осуществляют умеренные фаги, которые не вызывают полного разрушения бактерий-хозяев. Трансдуцированные бактерии продолжают при этом свое существование и воспроизводят свои измененные признаки.

трансдукция происходит у бактерий родов Salmonella, Escherichia, Pseudomonas, Staphylococcus

Исследование генома Кишечной палочки - Escherichia coli

Линейные и кольцевые хромосомы

Рис. Генетическая карта хромосомы кишечной палочки (Escherichia coli К 12). Цифры означают время (в мин), необходимое для переноса в клетку-реципиент генетических маркёров, контролирующих биосинтез ряда аминокислот, а также устойчивость к стрептомицину и к фагу Т 6; эти цифры характеризуют расстояние между генами. Обозначения: ade — аденин; his — гистидин; try — триптофан; gal — галактоза; lac — лактоза: pro — пролин; leu — лейцин; tre — треонин; met — метионин; arg — аргинин; mt — маннит; хуl — ксилоза; mal — мальтоза; ser — серин; gly — глицин; str и Т 6 — устойчивость к стрептомицину или фагу T 6.

НОМЕНКЛАТУРА ГЕНОТИПА БАКТЕРИЙ Ampr ara arg. F dut end. A e 14 Cmr F' dam gal. K dcm gal. T deo. R gal. U dna. J gyr. A hfl. A hsd. M hsd. R 17 (r-, m+) hsd. S 20 (r-, m-) Kanr lac. Iq lac. Y lac. Z

leu. B (lon) mal. A mal. B mcr. A mcr. B C met. B mrr mtl Mu mut. S nup. G omp. T P 1 P 2 pro. AB rec. A rec. B, rec. C rec. D rec. F rec. J rel. A rps. L rpo. H sbc. BС Smr Spisup. B, sup. C sup. D, sup. E, sup. F Tetr thi-1 thr

Tn 10 Tn 5 ton. A tra. D trp. R tsp tsx umu C uvr. C xyl ф80