Эксперимент Эвери

Эксперимент Эвери, Маклеода и Маккарти

Освальд Эвери

Эксперимент Освальдом Эвери, Колин Маклеод и Маклин Маккарти (англ. Oswald Avery, Colin MacLeod, Maclyn McCarty), произведенный в 1944 году, доказал что ДНК является веществом, вызвавшим трансформацию клеток бактерий.

Эксперимент Эвери, Маклеод и Маккарти стал кульминацией исследований, проводившихся в Рокфеллеровском институте медицинских исследований (англ. en:Rockefeller Institute for Medical Research) в 1930-х — 1940-х годах, начатых экспериментом Гриффитса в 1928 году. В эксперименте Гриффитса убитые Streptococcus pneumoniae вирулентного штамма III-S, введенные с живыими невирулентными пневмококками штамма II-R, вызывали инфекцию типа III-S.

Колин Маклеод

В статье, опубликованной в феврале 1944 года в Журнале экспериментальной медицины (англ. Journal of Experimental Medicine), Эвери с соавторами показали, что ДНК, но не белки являлись веществом, определяющим наследственность у бактерий.^[1][2]

Предыстория

Эвери с соавторами показали, что именно ДНК является ключевым компонентом эксперимента Гриффитса — у мышей, получавших инъекцию убитыми бактериями одного штамма и живыми бактериями другого штамма, развивалась инфекция типа убитого штамма.

После разработки метода серологического типирования, исследователи получили возможность классифицировать бактерии в разные штаммы, или типы. Особь, привитая определенным штаммом бактерий, в результате иммунного ответа образует антитела, специфически реагирующие с антигенами на поверхности бактерий. Сыворотка крови, содержащая антитела может быть выделена и использована для тестирования штаммов бактерий. Антитела будут регаировать с бактериями того же типа, что были использованы при иммунизации. Немецикий бактериолог, Фред Нейфель (англ. Fred Neufeld) впервые описал штаммы пневмококка. До исследований Гриффитса, бактериологи полагали, что штаммы не изменяются от поколения к поколению.^[3]

В результате эксперимента Гриффитса, опубликованном в 1928 году,^[4] было показано, что некоторый элемент трансформации заставлял пневмококков трансформироваться из одного штамма в другой. Гриффитс, британский офицер, медик, многие годы занимался серологическим типированием пневмонии. Гриффтис 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, Гриффитс показал, что трансформация может происходить в случае, когда мышей иммунизировали убитыми бактериям вирулентного штамма и живые бактериями невирулентного штамма. Позднее из умерших мышей выделяли бактерии вирулентного штамма.^[5]

Данные, полученные Гриффитсом, позднее были подтверждены Фредом Нойфельдом^[6] в Институте Коха и Мартином Генри Доусоном в Институте Рокфеллера.^[7] В институте Рокфеллера некоторые исследователи продолжили изучение трансформации в последующие годы. Совместно с Ричардом Сиа, Мартин Генри разработал метод трансформации клеток бактерий in vitro (эксперимент Гриффитса был сделан в условиях in vivo).^[8] После отъезда Доусона в 1930 году, Джеймс Эллоуэй (англ. James Alloway) в 1933 году предпринял попытки продолжить исследования Гриффитса и получить водный экстракт трансформирующего агента. Колин Маклеод работал над выделением этих водных растворов с 1934 по 1937 год, исследования были продолжены в 1940 году и завершены Маклин Маккарти.^[9][10]

Эксперимент

Пневмококки в культуре, шероховатые колонии слева, гладкие справа

В ходе эксперимента пневмококки, колонии которых имели гладкий вид, были убиты нагреванием, и был экстрагирован компонент, растворимый в растворе соли. Было произведено осаждение белков хлороформом. Полисахаридные капсулы, обуславливающие антигенные свойства бактерий, были гидролизованы специфичным ферментом. Для подтверждения полного гидролиза капсул, была сделана процедура иммунопреципитации специфическими антителами. Из полученного продукта после обработки спиртом и при последующем фракционировании были выделены тяжи.^[1]

Химический анализ показал, что соотношения атомов углерода, водорода, азота и фосфора в полученных тяжах соответствует соотношению этих же атомов 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.^[1]

Литература

• (2004) «Early responses to Avery et al.'s paper on DNA as hereditary material». Historical Studies in the Physical and Biological Sciences 34: 207–32. DOI:10.1525/hsps.2004.34.2.207.
• Proteins, enzymes, genes: the interplay of chemistry and biology. — New Haven, Conn: Yale University Press, 1999. — ISBN 0-300-07608-8
• A history of molecular biology. — Cambridge: Harvard University Press, 1998. — ISBN 0-674-00169-9
• Explorers of the Body: Dramatic Breakthroughs in Medicine from Ancient Times to Modern Science. — United States: iUniverse, 2006. — ISBN 0-595-40731-5
• Lederberg J (February 1994). «The transformation of genetics by DNA: an anniversary celebration of Avery, MacLeod and McCarty (1944)». Genetics 136 (2): 423–6. PMID 8150273.
• The transforming principle: discovering that genes are made of DNA. — New York: Norton, 1986. — ISBN 0-393-30450-7

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3} Avery, Oswald T.; Colin M. MacLeod, Maclyn McCarty (1944-02-01). «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». Journal of Experimental Medicine 79 (2): 137–158. DOI:10.1084/jem.79.2.137. PMID 19871359. Проверено 2008-09-29.
2. ↑ Fruton (1999), pp. 438—440
3. ↑ Lehrer, Steven. Explorers of the Body. 2nd edition. iuniverse 2006 p 46 [1]
4. ↑ Griffith, Frederick (1928-01). «The Significance of Pneumococcal Types». The Journal of Hygiene 27 (2): 113–159. DOI:10.2307/4626734. Проверено 2009-02-25.
5. ↑ Dawes, Heather (2004–08). «The quiet revolution». Current Biology 14 (15): R605–R607. DOI:10.1016/j.cub.2004.07.038. PMID 15296771. Проверено 2009-02-25.
6. ↑ Neufeld, Fred, and Walter Levinthal. «Beitrage zur Variabilitat der Pneumokokken», Zeitschrift fur Immunitatsforschung, volume 55 (1928): 324—340.
7. ↑ Dawson, Martin H. «The Interconvertibility of 'R' and 'S' Forms of Pneumococcus», Journal of Experimental Medicine, volume 47, no. 4 (1 April 1928): 577—591.
8. ↑ Dawson, Martin H., and Richard H. P. Sia. «The Transformation of Pneumococcal Types In Vitro.» Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine, volume 27 (1930): 989—990.
9. ↑ Fruton (1999), p. 438
10. ↑ The Oswald T. Avery Collection: «Shifting Focus: Early Work on Bacterial Transformation, 1928—1940.» Profiles in Science. U.S. National Library of Medicine. Accessed February 25, 2009.