Доклад на тему: "Эксперимент Херши—Чейз"
Альфред Дей Херши
Американский биолог Альфред Дей Херши (1908-1997). Он получил докторскую степень в Мичиганском университете, где родился. В 1950 году он перешел в Институт Карнеги в Колд Спринг Харбор, Нью-Йорк, где впоследствии стал директором Отдела генетических исследований. После некоторого времени работы в медицинской школе Вашингтонского университета он переехал туда. Нобелевская премия по медицине и физиологии 1969 года была присуждена Альфреду Херши, Сальвадору Лурии и Максу Дельбрюку за их работу, доказывающую, что ДНК играет роль в передаче генетической информации.
Наследственная информация закодирована в ДНК.
После того как в 1869 году Иоганн Мишер (Johann Miescher, 1844-95) впервые выделил ДНК, она простояла в относительной неизвестности довольно долгое время. В 1914 году немецкий химик сделал открытие, что ДНК окрашивается в красный цвет, но он не публиковал это открытие в течение десяти лет, потому что считал его очень маленьким. Однако позже это окрашивание было использовано для определения того, что ДНК присутствует во всех клетках и что она расположена именно в хромосомах. Фибус Левин (Phoebus Levene, 1869-1940), американский биохимик русского происхождения, открыл фундаментальные "строительные блоки" ДНК в 1920-х годах. Это фосфатная группа, сахар и азотистые основания четырех видов молекул. Он был прав, когда сказал, что молекула ДНК состоит из структурных единиц, или нуклеотидов, которые получаются путем объединения этих трех частей.
Важнейший метод, обогативший генетические исследования, был разработан двумя итальянскими и немецко-американскими микробиологами, бежавшими из гитлеровской Европы в 1940-х годах. Сальвадор Лурия (1912-1991) и Макс Дельбрюк (1906-1981) были микробиологами, бежавшими в США. Они исследовали класс вирусов-бактериофагов, известных как "пожиратели бактерий". По крайней мере, один из этих вирусов, ДНК которых заключена в белковую оболочку, может заразить любую известную бактерию. Бактерия-хозяин взламывается в течение нескольких минут после заражения и производит не менее сотни идентичных копий исходного вируса. Бактериофаги просты для хранения в лаборатории и оказывают удивительное воздействие на клетку-хозяина. Само собой разумеется, что вирус передает потомству генетическую информацию, но какую? Белки или ДНК?
Ответ дал эксперимент Херши и Чейза. Легко объяснить метод, который использовали Альфред Херши и Марта Каулз Чейз, родившиеся в 1927 году. Они культивировали два вида бактерий: один в среде с радиоактивной серой-35, а другой в среде с радиоактивным фосфором-32. Эти радиоактивные маркеры поглощались бактериофагами, которые добавлялись в среду вместе с бактериями и атаковали их. Для того чтобы понять, что произошло дальше, нам необходимо знать, что фосфор присутствует в ДНК (в фосфатных группах в ядре), но не в белковой оболочке вируса. Сера, напротив, присутствует в белке, но не в ДНК. В результате, с помощью двух радиоактивных маркеров удалось различить роли, которые эти два компонента вируса играют в его размножении.
После этого ученые использовали меченую ДНК и меченые белковые вирусы для "атаки" бактерий. Не дожидаясь завершения цикла заражения, микроорганизмы были изолированы от остального материала с помощью ротатора, после чего было определено присутствие радиоактивной метки. Результаты оказались очевидными: сера-35 осталась в среде, а фосфор-32 был обнаружен в бактериях. Было очевидно, что размножение вирусов может быть вызвано только ДНК, поскольку оно происходит внутри бактерий, куда белки не могут проникнуть.
Теперь мы знаем, как происходит этот процесс: вирус прикрепляется к бактерии, вставляет в нее вирусную ДНК, а затем оставляет после себя белковую оболочку. Вирусная ДНК встраивается в бактериальную ДНК и "переключает" генетический аппарат бактерии, позволяя ей самостоятельно генерировать несколько копий вируса. Клетка бактерии разрушается, когда ее ресурсы истощаются, высвобождая новое поколение "штампованных" вирусов. Центральная идея современной науки заключается в том, что гены содержатся в молекуле ДНК, что и продемонстрировал эксперимент Херши-Чейза.
