Ar DNR yra virusinės infekcijos agentas?
Gauti atsakymą: Ar DNR yra virusinės infekcijos agentas?
Bakteriofagas (T2 virusas) užkrečia bakteriją Escherichia coli. Po infekcijos virusas dauginasi ir T2 fagai išsiskiria bakterijų ląstelėmis. Kaip žinome, T2 fagas turi ir DNR, ir baltymus. Dabar kyla klausimas, kuris iš dviejų komponentų turi informaciją, skirtą daugiau virusinių dalelių dauginimui.
Image Courtesy: nist.gov/oles/forensics/images/DNA-Strand.jpg
Šiai problemai išspręsti Hershey ir Chase (1952) sukūrė eksperimentą su dviem skirtingais T2 fago preparatais. Viename preparate jie pagamino radioaktyvią baltymų dalį, o kitame preparate - radioaktyvi. Po to E. coli kultūra buvo užkrėsta šiais dviem fagų preparatais.
Iš karto po infekcijos ir prieš bakterijų lizę E. coli ląstelės švelniai maišomos maišytuve, kad prilipusios fago dalelės atsipalaiduotų ir tada kultūra būtų centrifuguota. Dėl to sunkiau užsikrėtusių bakterijų ląstelių granulės nusodintos vamzdžio apačioje.
Švelnesnės virusinės dalelės ir tos dalelės, kurios nepateko į bakterines ląsteles, buvo aptiktos supernatate. Nustatyta, kad eksperimente su E. coli užkrėstu T2 fagą su radioaktyvia DNR, sunkesnė bakterinė granulė taip pat buvo radioaktyvi. Kita vertus, kai buvo naudojamas T2 fagas su radioaktyviais proteinais, bakterinė granulė turėjo labai mažą radioaktyvumą ir didžioji radioaktyvumo dalis buvo nustatyta supernatate.
Šis eksperimentas parodė, kad infekcijos T2 fagu metu DNR, kuri faktiškai pateko į bakterijas, kai tokios infekuotos bakterinės ląstelės buvo sukurtos toliau, jos lizuojamos ir susidarė naujos fagų dalelės.
Šis garsus eksperimentas, kurį atliko Hershey ir Chase (1952), parodė, kad virusų DNR ir ne baltymai turi informacijos apie daugiau T2 fago dalelių gamybą, todėl DNR yra genetinė medžiaga. Tačiau kai kuriuose virusuose (pvz., TMV, gripo viruso ir poliomielito virusuose) RNR yra genetinė medžiaga.
Hershey ir Chase atliko du eksperimentus. Viename eksperimente E. coli buvo auginama terpėje, kurioje yra radijo izotopas S 35, o kituose eksperimentuose E. coli buvo auginama terpėje, kurioje yra radijo izotopas P32. Šiuose eksperimentuose E. coli ląstelės buvo užkrėstos T2 fagu, išlaisvintu iš E. coli ląstelių, auginamų S35 terpėje, turinčiose S35 baltymų kapsidoje, ir iš P32 terpės P32 buvo DNR.
Kai šie fagai buvo naudojami infekuoti naujas E. coli ląsteles normalioje terpėje, bakterinės ląstelės, kurios infekavo S35 žymėtas fagus, parodė savo ląstelės sienelėje radioaktyvumą, o ne citoplazmą. Kadangi bakterijos, užkrėstos P32 žymimaisiais fagais, parodė atvirkštinę būklę.
Taigi galima teigti, kad kai T2 fagas užkrečia bakterinę ląstelę, jo baltymų kapsidas lieka už bakterinės ląstelės ribų, bet jo DNR patenka į bakterijos citoplazmą. Kai užkrėstos bakterijų ląstelės yra lizuotos, susidaro naujos pilnos virusinės dalelės (T2 fagai).
Tai įrodo, kad virusinė DNR turi informaciją apie DNR ir baltymų kapsidų kopijų sintezę. Tai rodo, kad DNR yra genetinė medžiaga. Kiekviena nukleotido dalis, kurioje yra azoto bazė ir deoksiribozė, vadinama deoksiribonukleozidu.
Keturi deoksiribonukleotidai, be DNR molekulėje, atsiranda ir nukleoplazmoje bei citoplazmoje, bet jų trifosfato formose, pvz., Dezoksadenozino trifosfate (dATP), deoksiguanozino trifosfate (dGTP), deoksicitidino trifosfate (dCTP) ir timidino trifosfate (TTP). Deoksiribonukleotidų atsiradimo trifosfatinėse formose reikšmė yra ta, kad DNR polimerazės fermentas gali veikti tik dezoksiribonukleotidų trifosfatams.
Šis eksperimentas rodo, kad tik bakterinė ląstelė patenka į fagų DNR, o ne į baltymų sluoksnį. Ji aiškiai parodo, kad vien tik DNR yra atsakinga už naujų virusų sintezę bakterijų ląstelėse. Tai rodo, kad DNR yra genetinė medžiaga, o ne baltymas. Tabako mozaikos viruso (TMV) vidinė šerdis yra sudaryta iš RNR, o ne DNR, todėl šiuo atveju RNR yra genetinė medžiaga.
