Эксперимент Эвери, Маклеода и Маккарти
Эксперимент Освальда Эвери, Колина Маклауда[1] и Маклина Маккарти[англ.] (англ. Oswald Avery, Colin MacLeod, Maclyn McCarty), произведённый в 1944 году, доказал, что веществом, вызывающим трансформацию бактерий, является ДНК. Это явилось первым материальным доказательством роли ДНК в наследственности.
Эксперимент Эвери, Маклауда и Маккарти стал кульминацией исследований, начатых экспериментом Гриффита в 1928 году и проводившихся в Рокфеллеровском институте медицинских исследований в 1930-х — 1940-х годах. В эксперименте Гриффита убитые пневмококки (Streptococcus pneumoniae) вирулентного штамма III-S, введенные с живыми невирулентными пневмококками штамма II-R, вызывали инфекцию типа III-S.
В статье, опубликованной в феврале 1944 года в Журнале экспериментальной медицины (англ. Journal of Experimental Medicine), Эвери с соавторами показал, что ДНК, но не белки являлись веществом, определяющим наследственность у бактерий[2][3].
Предыстория
[править | править код]
После разработки метода серологического типирования медики получили возможность определять принадлежность бактерий к тому или иному штамму. Человек или животное, в организм которого попадает определенный штамм бактерий, в результате иммунного ответа образует антитела, специфически реагирующие с антигенами на поверхности этих бактерий. Содержащая антитела сыворотка крови может быть выделена и использована для тестирования разных штаммов. Антитела реагируют только с бактериями того типа, который использовался при иммунизации. Штаммы пневмококка были впервые описаны и типированы немецким бактериологом Фридрихом Нойфельдом (нем. Fred Neufeld). До исследований Гриффита бактериологи полагали, что штаммы не изменяются от поколения к поколению[4].
В эксперименте Гриффита, результаты которого были опубликованы в 1928 году[5], было установлено, что какой-то «трансформирующий агент» заставляет пневмококков превращаться из одного штамма в другой. Гриффит, британский офицер, медик, многие годы занимался серологическим типированием пневмонии. Гриффит предполагал, что штаммы, склонные к вирулентности и невирулентные штаммы превращаются друг в друга (но не предполагал, что разные штаммы могут одновременно заражать один организм). Проверяя данную возможность, Гриффит показал, что трансформация может происходить в случае, когда мышей иммунизировали убитыми бактериям вирулентного штамма и живыми бактериями невирулентного штамма. Позднее из умерших мышей были выделены живые бактерии вирулентного штамма[6]
Данные, полученные Гриффитом, позднее были подтверждены Нойфельдом[7] в Институте Коха и Мартином Досоном (англ. Martin H. Dawson) в Рокфеллеровском институте[8] Учёные Рокфеллеровского института продолжили изучение трансформации в последующие годы. Совместно с Ричардом Сиа Досон разработал метод трансформации клеток бактерий in vitro (эксперимент Гриффита был сделан в условиях in vivo[9]. После отъезда Досона в 1930 году, Джеймс Эллоуэй (англ. James Alloway) предпринял попытки продолжить исследования Гриффита и к 1933 году получил водный экстракт трансформирующего агента. Колин Маклауд работал над очисткой этих растворов с 1934 по 1937 год. Исследования были продолжены в 1940 году и завершены Маклином Маккарти[10][11].
Эксперимент
[править | править код]Пневмококки в норме образуют гладкие (то есть крупные, с ровной поверхностью) колонии и имеют полисахаридную капсулу, компоненты которой и запускают образование антител.
В ходе эксперимента пневмококки, образующие гладкие колонии, были убиты нагреванием, и из них был извлечён компонент, растворимый в водно-солевом растворе. Белки были осаждены хлороформом, а полисахаридные капсулы, обусловливающие антигенные свойства бактерий, гидролизованы специфичным ферментом. Для подтверждения полного гидролиза капсул, была проведена процедура иммунопреципитации специфическими антителами. После разделения в спирте из полученной активной фракции были выделены волокнистые тяжи[2].
Химический анализ показал, что соотношение углерода, водорода, азота и фосфора в полученном осадке соответствует соотношению этих же элементов в молекуле ДНК. Для подтверждения того, что действующим началом трансформации является именно ДНК, но не РНК, белки или другие компоненты клетки, Эвери с сотрудниками обработали смесь трипсином, химотрипсином, рибонуклеазой, но эта обработка никак не влияла на трансформирующие свойства. Лишь обработка ДНКазой приводила к разрушению трансформирующего начала[2]. Таким образом было установлено, что действующим началом бактериальной трансформации является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК).
Литература
[править | править код]- Deichmann, UTE. Early responses to Avery et al.'s paper on DNA as hereditary material (англ.) // Historical Studies in the Physical and Biological Sciences[англ.] : journal. — 2004. — Vol. 34. — P. 207—232. — doi:10.1525/hsps.2004.34.2.207. (англ.)
- Fruton, Joseph S. Proteins, enzymes, genes: the interplay of chemistry and biology (англ.). — New Haven, Conn: Yale University Press, 1999. — ISBN 0-300-07608-8. (англ.)
- Matthew Cobb; Morange, Michel. A history of molecular biology (неопр.). — Cambridge: Harvard University Press, 1998. — ISBN 0-674-00169-9. (англ.)
- Lehrer, Steven. Explorers of the Body: Dramatic Breakthroughs in Medicine from Ancient Times to Modern Science (англ.). — United States: iUniverse[англ.], 2006. — ISBN 0-595-40731-5. (англ.)
- Lederberg J. The transformation of genetics by DNA: an anniversary celebration of Avery, MacLeod and McCarty (1944) (англ.) // Genetics : journal. — 1994. — February (vol. 136, no. 2). — P. 423—426. — PMID 8150273. — PMC 1205797. (англ.)
- McCarty, Maclyn. The transforming principle: discovering that genes are made of DNA (англ.). — New York: Norton, 1986. — ISBN 0-393-30450-7. (англ.)
Примечания
[править | править код]- ↑ В русскоязычной литературе долгое время использовалась и широко используется до сих пор неверная транслитерация Маклеод.
- ↑ 1 2 3 Avery, Oswald T.; Colin M. MacLeod, Maclyn McCarty. Studies on the Chemical Nature of the Substance Inducing Transformation of Pneumococcal Types: Induction of Transformation by a Desoxyribonucleic Acid Fraction Isolated from Pneumococcus Type III (англ.) // Journal of Experimental Medicine[англ.] : journal. — Rockefeller University Press[англ.], 1944. — 1 February (vol. 79, no. 2). — P. 137—158. — doi:10.1084/jem.79.2.137. — PMID 19871359. — PMC 2135445. Архивировано 7 октября 2008 года.
- ↑ Fruton (1999), pp. 438—440. (англ.)
- ↑ Lehrer, Steven. Explorers of the Body. 2nd edition. iuniverse 2006 p 46 [1] (англ.)
- ↑ Griffith, Frederick. The Significance of Pneumococcal Types (неопр.) // The Journal of Hygiene. — 1928. — January (т. 27, № 2). — С. 113—159. — doi:10.2307/4626734. Архивировано 3 февраля 2017 года. (англ.)
- ↑ Dawes, Heather. The quiet revolution (англ.) // Current Biology : journal. — Cell Press, 2004. — 8 January (vol. 14, no. 15). — P. R605—R607. — doi:10.1016/j.cub.2004.07.038. — PMID 15296771. Архивировано 29 декабря 2017 года. (англ.)
- ↑ Neufeld, Fred, and Walter Levinthal. «Beitrage zur Variabilitat der Pneumokokken Архивная копия от 7 марта 2010 на Wayback Machine», Zeitschrift fur Immunitatsforschung, volume 55 (1928): 324–340. (англ.)
- ↑ Dawson, Martin H. «The Interconvertibility of 'R' and 'S' Forms of Pneumococcus Архивная копия от 7 марта 2010 на Wayback Machine», Journal of Experimental Medicine, volume 47, no. 4 (1 April 1928): 577–591. (англ.)
- ↑ Dawson, Martin H., and Richard H. P. Sia. «The Transformation of Pneumococcal Types In Vitro Архивная копия от 7 марта 2010 на Wayback Machine.» Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine, volume 27 (1930): 989–990. (англ.)
- ↑ Fruton (1999), p. 438. (англ.)
- ↑ The Oswald T. Avery Collection: «Shifting Focus: Early Work on Bacterial Transformation, 1928—1940 Архивная копия от 4 марта 2010 на Wayback Machine.» Profiles in Science. U.S. National Library of Medicine. Accessed February 25, 2009. (англ.)