T2-faagi: E. coli'ta infektoiva bakteriofagi ja Hershey–Chase-kokeet
T2-faagi: miten E. coli:n infektoiva bakteriofagi toimii ja Hershey–Chase-kokeiden todistus DNA:n perimäaineena — mekanismit, rakenne ja vaikutus.
T2-faagi on oikeampi nimi Enterobacteria-faagi T2. Se on virulentti bakteriofagi, joka infektoi Escherichia coli -bakteereja. Se sisältää lineaarista kaksijuosteista DNA:ta, ja sitä peittää suojaava proteiinikotelo. T2 on "pyrstöfaagi", joka kuuluu ryhmään, joka tunnetaan nimellä "T4:n kaltaiset virukset".
Faagin DNA ruiskutetaan E. coli -soluihin. Se muuttaa E. coli -solun nopeasti T2:ta tuottavaksi tehtaaksi. Uusia faageja vapautuu, kun solu repeää.
Alfred Hersheyn ja Martha Chasen tekemät Hershey-Chase-kokeet osoittivat, miten virusten DNA ruiskutetaan bakteerisoluihin, kun taas suurin osa viruksen proteiineista pysyy solujen ulkopuolella. Ruiskutetut DNA-molekyylit saavat bakteerisolut tuottamaan enemmän viruksen DNA:ta ja proteiineja. Nämä löydökset osoittivat, että perimäaines on proteiinien sijasta DNA.
Rakenne ja genomitiedot
T2-faagi kuuluu T-even -faagien ryhmään, joille on tyypillistä suuri icosahedraalinen (monikulmainen) kapsidi, supistuva pyrstöhylsy ja monisakaraiset pyrstösäikeet (tail fibers), joita käytetään tartuntaan ja kohdesolun tunnistukseen. Kapsidin sisällä on lineaarinen, kaksijuosteinen DNA-molekyyli. T2:n sukulaisfaagien genomit ovat melko suuria; T-even -faagien genomit ovat tyypillisesti kymmeniä tuhansia emäspareja (yleensä noin 160–170 kilobaasia), ja niissä on runsaasti geenejä, jotka koodaavat replikaatiota, kisua ja isäntägeenien salpausta sekä kapsidi- ja pyrstöproteiineja.
Elinkaari ja infektioprosessi
T2 on virulentti (lytinen) faagi, mikä tarkoittaa, että sen elinkaaren seuraus on yleensä isäntäsolun lysis (hajoaminen) ja uusien virionien vapautuminen. Keskeiset vaiheet ovat:
- Adsorptio ja kiinnittyminen: pyrstösäikeet tunnistavat ja kiinnittyvät E. coli -solun pinnan reseptoreihin.
- DNA:n injektio: pyrstö hajoaa osittain ja supistuva hylsy ruiskuttaa faagin DNA:n solukalvon läpi solun sisään.
- Replikointi ja viraalinen ohjelma: faagin DNA ohjaa isäntäsolun koneistoa tuottamaan faagin varhaisia ja myöhempiä proteiineja, replikoimaan faagin DNA:ta ja estämään isännän normaaleja toimintoja.
- Kokoonpano: uudet kapsidit ja pyrstöt kootaan, DNA pakataan kapsideihin ja muodostuu uusia kypsiä faageja.
- Lysis ja vapautuminen: faagi tuottaa entsyymejä, jotka hajottavat bakteerin soluseinän ja päästävät uudet faagit vapaiksi tartuttamaan muita soluja.
Hershey–Chase -kokeet — menetelmä ja merkitys
Alfred Hershey ja Martha Chase suunnittelivat kokeen erottamaan DNA:n ja proteiinin roolin perintötekijänä käyttäen T2-tyyppisiä faageja ja E. coli-isäntiä. He merkitsivät faagipopulaatioita radioaktiivisilla isotoopeilla siten, että DNA:ta merkittiin radioaktiivisella fosforilla (32P) ja faagin proteiineja radioaktiivisella rikki-isotoopilla (35S). Kokeessa faagit infektoivat bakteereja, ja tämän jälkeen näytteitä sekoitettiin voimakkaasti (ns. blenderi-askel) jotta faaginkotelot erotetaan soluista.
Tulokset osoittivat, että suurin osa DNA:han merkitystä radioaktiivisuudesta päätyi bakteerisolujen sisään (pelletissä), kun taas suurin osa proteiiniin merkitystä radioaktiivisuudesta jäi supernatanttiin yhdessä irronneen faagikotelon kanssa. Lisäksi infektion jälkeen uudet faagit sisältivät radioaktiivista merkkiä, joka oli peräisin DNA:sta. Näistä havainnoista pääteltiin, että DNA, ei proteiini, kantoi perinnöllistä informaatiota, joka siirtyi seuraavalle sukupolvelle.
Merkitys biologialle
T2-faagin tutkimus ja Hershey–Chasen kokeet olivat keskeisiä todisteita DNA:n merkityksestä perintötekijänä ja auttoivat siirtämään genetiikan painopistettä proteiineista nukleiinihappoihin. T2 ja muut vastaavat faagit ovat myös yhä tärkeä osa molekulaarisen biologian työkaluja ja niiden tutkimus on avannut ymmärrystä geenien ilmentymisestä, DNA:n replikaatiomekanismeista ja virus–isäntä‑vuorovaikutuksista.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on T2-faagi?
V: T2-faagi, joka tunnetaan myös nimellä Enterobacteria-faagi T2, on virus, joka infektoi Escherichia coli -bakteereita.
K: Millaista DNA:ta T2-faagi sisältää?
V: T2-faagi sisältää lineaarista kaksijuosteista DNA:ta.
K: Onko T2-faagia peittänyt suojaava proteiinikotelo?
V: Kyllä, T2-faagia peittää suojaava proteiinikotelo.
K: Mihin virusten ryhmään T2-faagi kuuluu?
V: T2-faagi kuuluu virusten ryhmään, joka tunnetaan nimellä "T4:n kaltaiset virukset".
K: Miten T2-faagi tartuttaa E. coli -soluja?
V: T2-faagin DNA ruiskutetaan E. coli -soluihin, jolloin E. coli -solu muuttuu nopeasti T2:tä tuottavaksi tehtaaksi. Uusia faageja vapautuu, kun solu repeää.
K: Mitä Hershey-Chase-kokeet osoittivat?
V: Hershey-Chase-kokeet osoittivat, että virusten DNA ruiskutetaan bakteerisoluihin, kun taas suurin osa viruksen proteiineista jää ulkopuolelle. Ruiskutetut DNA-molekyylit saavat bakteerisolut tuottamaan enemmän viruksen DNA:ta ja proteiineja. Nämä löydökset osoittivat, että perintöaines on proteiinien sijasta DNA.
K: Kuka suoritti Hershey-Chase-kokeet?
V: Hershey-Chase-kokeet tekivät Alfred Hershey ja Martha Chase.
Etsiä