T4 rII system

T4 att studera r II - systemet är ett experimentellt system utvecklat på 1950 - talet av Seymour Benzer för genens understruktur . Det experimentella systemet är baserat på genetiska korsningar av olika mutanta stammar av bakteriofag T4 , ett virus som infekterar bakterien Escherichia coli .

Ursprung

En typ av mutation i T4-bakteriofagen som identifierades av forskare inom faggenetik på 1950-talet var känd som r (för rapid ), vilket fick fagen att förstöra bakterier snabbare än normalt. Dessa kunde lätt upptäckas eftersom de skulle producera större plack snarare än de mindre plack som är karakteristiska för vildtypsviruset . Genom genetisk kartläggning hade forskarna identifierat specifika regioner i T4-kromosomen, kallade rI- , rII- och rIII - loci , associerade med r- mutanterna. 1952, när han utförde experiment med r II-mutanter, hittade Seymour Benzer en stam som inte betedde sig normalt. År 1953, efter publiceringen av Watson och Cricks föreslagna DNA- struktur , kom Benzer på idén att de uppenbarligen defekta r- mutanterna kan ha varit resultatet av att två olika r II-mutanter korsades, som var och en hade en del av r II genen intakt, så att hybridstammen inte alls uppvisade r- fenotypen eftersom den kombinerade de intakta delarna av rII -genen.

Därifrån såg Benzer att det skulle vara möjligt att generera många oberoende r- mutanter, och genom att mäta rekombinationsfrekvensen mellan olika r- stammar kunde han kartlägga understrukturen av en enda gen. Även om chansen för framgångsrik rekombination mellan valfritt par av rII-mutanter är liten, kan en enda petriskål vara grunden för miljontals försök samtidigt. De kunde enkelt screenas genom att använda en specifik stam av E. coli , känd som K12 (λ), som var mottaglig för vildtyp T4 men inte för r- mutanter.

Benzers koncept var ganska kontroversiellt inom klassisk genetisk tanke, där varje gen behandlas som en singulär punkt längs en kromosom, inte en delbar sträcka av nukleinsyror (som antyds av Watson och Cricks arbete). Till en början Max Delbrück – en respekterad faggenetiker och ledare för den så kallade faggruppen som Benzer var en del av – att Benzers idé var upprörande.

Benzers arbete

Med början 1954 tog Benzer T4 r II-systemet i bruk, skapade och korsade hundratals r- mutanter och utvecklade en allt mer detaljerad karta över strukturen av rII -genen. I sitt tidiga arbete identifierade han två separata men mycket nära loci inom rII -regionen, som han föreslog var nukleotidsekvenser som kodade för olika polypeptider ; han kallade dessa " citroner ".

Benzer identifierade ett antal olika typer av r- mutanter. Vissa klassificerade han som deletioner , andra som punktmutationer . Genom olika korsningar av de många olika stammarna som uppvisade deletioner och punktmutationer, lokaliserade Benzer varje punktmutation i en subregion av en av cistronerna och beordrade punktmutationerna inom den subregionen. Benzer föreslog också missen- och nonsensmutationer från sina r II-studier. T4 r II-systemet gjorde det möjligt för Benzer att identifiera rekombinationsfrekvenser så låga som 0,02 %, mycket lägre än i typiska genetiska experiment. Detta motsvarade att detektera rekombination mellan endast ett eller två baspar.

I början av 1950-talet var den rådande uppfattningen att generna i en kromosom fungerade som diskreta enheter, odelbara genom rekombination och arrangerade som pärlor på ett snöre. Benzers experiment med mutanter som var defekta i T4 rII-systemet, under 1955-1959, visade att individuella gener har en enkel linjär struktur och sannolikt är ekvivalenta med en linjär sektion av DNA (se även faggrupp ) .

Arbete av andra

Efter att Benzer visat kraften hos T4 r II-systemet för att utforska genens fina struktur, anpassade andra systemet för att utforska relaterade problem. Till exempel Francis Crick och andra en av de märkliga r- mutanter som Benzer hade hittat (en deletion som fusionerade A- och B-citronerna i r II) för att visa den genetiska kodens triplettkaraktär .

Principen att tre sekventiella baser av DNA-kod för varje aminosyra demonstrerades 1961 med användning av ramförskjutningsmutationer i rIIB-genen av bakteriofag T4 (se även Crick, Brenner et al. experiment) .

Richard Feynman , den berömda Caltech teoretiske fysikern, arbetade på T4 rII-systemet under sommaren 1961, och hans experimentella resultat inkluderades i en publikation av Edgar et al. Dessa författare visade att rekombinationsfrekvenser mellan rII-mutanter inte är strikt additiv. Rekombinationsfrekvensen från ett kors av två rII-mutanter (axd) är vanligtvis mindre än summan av rekombinationsfrekvenser för intilliggande interna delintervall (axb) + (bxc) + (cxd). Även om det inte är strikt additivt observerades ett systematiskt samband som sannolikt återspeglar den underliggande molekylära mekanismen för rekombination (se genetisk rekombination och syntesberoende stränghybridisering) .

Anteckningar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=T4_rII_system&oldid=1118609685 "