4.3. Заключение

Конъюгация - пока единственный естественный способ переноса генетического материала у актиномицетов и наряду с искусственным слиянием протопластов используется для картирования генома некоторых штаммов данной группы микроорганизмов, особенно представителей рода Streptomyces, ввиду их важного промышленного значения. Плазмиды широко распространены среди стрептомицетов, у которых они определяют фертильность, синтез и устойчивость к антибиотикам, дифференциацию и другие признаки. Информация о наличии плазмид и их биологической роли у других родов актиномицетов весьма ограничена. У некоторых штаммов комплекса Mycobacterium avium - intracellular выделена ДНК трех плазмид, с которыми связана активность ферментов рестрикции - модификации [9]. У штамма Nocardia ораса lb получены косвенные доказательства участия плазмиды в определении способности клеток к хемолитоаутотрофическому росту, хотя данный признак не определялся ни одной из трех выделенных плазмид [18]. Большая плазмида с неизвестной функцией выделена также у Rhodococcus erythropolis Се³. Несмотря на среднюю частоту возникновения рекомбинантов в скрещиваниях штаммов Nocardia mediterranea (10^-4-10^-5), вопрос о роли половых факторов в переносе генетического материала остается открытым.

У R. erythropolis способность штаммов разного происхождения вступать в скрещивание с образованием рекомбинантов определяется двумя генами - mat-E и mat-C (Е-от erythropolis и С - от canicruria), принадлежащими соответственно штаммам групп А и В. Скрещивания штаммов А X В фертильны и дают рекомбинаиты mat-CE, которые могут затем скрещиваться со штаммами обеих групп, в то время как рекомбинанты mat-ce лишены такой способности. Предполагается, что mat-c и mat-e являются аллелеями генов соответственно mat-C и mat-E, расположенными не на плазмиде, а на хромосомной ДНК. Возможно, один ген контролирует структуры, подобные волоскам микобактерий, а второй обеспечивает клетку поверхностными рецепторами, чувствительными к волоскам. Не исключено также, что слияние гиф родококков происходит вследствие специфических поверхностных взаимодействий, контролируемых генами mat-C и mat-E.

Роль половых факторов в переносе хромосомы хорошо установлена у S. coelicolor A3 (2), у которого описано две половые плазмиды SCP1 и SCP2* и район хромосомной ДНК, выщепляющийся при межвидовой конъюгации (переносе хромосомы в S. lividans) в семейство плазмид SLP1.2.

Методы генетического анализа, разработанные для штамма S. coelicolor А3(2), оказались приемлемыми для картирования хромосомы штаммов других видов стрептомицетов, в том числе промышленных продуцентов антибиотиков. Во многих случаях генетические исследования стрептомицетов проводились при отсутствии сведений о плазмидном контроле системы фертильности. В этом отношении стрептомицеты отличаются от бактерий, у которых ориентированный и поляризованный переносы хромосомы осуществляются определенными плазмидами. Отсутствие эффективных половых плазмид для переноса генов может быть преодолено путем слияния протопластов стрептомицетов. Данный метод использован для картирования генов некоторых штаммов стрептомицетов. Он, несомненно, найдет широкое применение для решения как теоретических, так и прикладных задач.

В табл. 4.9 приведены штаммы актиномицетов, генетический анализ которых завершился построением генетических карт. Число картированных генов во всех случаях невелико, за исключением штамма S. coelicolor А3(2), на генетическую карту которого нанесено 125 локусов. Эта карта характеризуется рядом особенностей. Во-первых, она содержит два протяженных пустых района в 9-и 3-часовой областях, которые могут представлять места особенно частых кроссинговеров на единицу длины или ДНК с особыми функциями. Во-вторых, карта симметрична в диаметрально противоположном расположении генов, контролирующих разные этапы тех же путей биосинтеза метаболитов и, таким образом, может отображать тандемную дупликацию целого генома в процессе эволюции с последующей потерей большинства избыточной ДНК.

Таблица 4.9. Генетические карты актиномицетов

Карта S. olivaceus VKX, в отличие от карты S. coelicolor A3 (2), не со-держит упомянутых "молчащих" районов. При сравнении карт разных видов стрептомицетов отмечается значительное сходство в последовательности расположения фенотипически сходных локусов, напоминающее подобие карт кишечных бактерий Е. coli К-12 и S. typhimurium. Например, карты S. coelicolor A3 (2) и S. olivaceus VKX имеют сходные размеры, кольцевую симметрию и аналогию в локализации 26 из 34 фенотипически подобных локусов, что свидетельствует о консервации определенных порядков генов стрептомицетов в ходе эволюционного процесса.