Даже природные штаммы вируса табачной мозаики довольно сильно различаются по своему аминокислотному составу; следовало ожидать, что и у штаммов, полученных в результате химического воздействия, подобные изменения состава легко установить. Такой систематический анализ белков мутантных штаммов вируса табачной мозаики осуществили в нашей лаборатории два японских исследователя А. Цугита и Г. Фунатсу, а также Г. Виттман (Тюбингенский университет).
Мы работали в основном с мутантными штаммами, вызывающими необычные повреждения табака Nicotiana sylvestris. Заражение обычным штаммом приводит к обесцвечиванию и сморщиванию сначала листьев, а затем и всего растения. Типичный же мутант, который мы исследовали, вызывает только локализованные некрозы в местах инокуляции. В общей сложности в двух лабораториях было проверено около 200 химических мутантов. Выводы относительно изменений в аминокислотном составе белковых оболочек мутантных частиц, сделанные в обеих лабораториях, в основном совпадают; на некоторых различиях в полученных результатах я остановлюсь позднее.
Приблизительно у 120 из 200 мутантов белок в результате мутации, по-видимому, не изменился. По крайней мере общий аминокислотный состав белка не претерпел изменений. Не исключено, правда, что замещения аминокислот в молекуле каким-то образом компенсировались за счет дополнительных замещений; однако маловероятно, чтобы столь точно сбалансированные изменения произошли более чем у половины мутантов. Из 80 (или около того) мутантов, у которых белок оболочки изменился, почти у всех наблюдалось изменение только одной-двух, редко трех аминокислот. (В нескольких случаях было обнаружено резкое различие в 30 аминокислотах; впрочем, это были, по-видимому, не искусственные мутанты, а какие-то необычные штаммы, случайно попавшие в инокулируемый материал.)
При изучении мутаций были обнаружены некоторые закономерности. Выяснилось, например, что все замещения происходят в одном направлении; так, серин часто превращается в фенилаланин; обратного же превращения никогда не происходит. Особенно интересно то, что из 272 теоретически допустимых превращений аминокислот (всего в вирусном белке 16 видов аминокислот) в действительности было найдено лишь 21, причем только 14 из них осуществлялись более одного раза (смотрите рисунок ниже).
Аминокислотная последовательность белковой субъединицы вирусной оболочки
Стрелками обозначены места, в которых происходит расщепление под действием фермента трипсина. Аминокислоты, появляющиеся в молекуле в результате действия химических мутагенов, обведены прямоугольником и стоят над той аминокислотой, которую они замещают; цифры в скобках показывают, сколько раз наблюдалась данная замена. Белковая оболочка вирусной частицы состоит приблизительно из 2200, а ее РНК — из 6400 субъединиц.
Ала — аланин; Apг — аргинин; Асп — аспарагиновая кислота; Асп NH2 — аспарагин; Цис— цистеин; Глу — глутаминовая кислота; ГлуNH2 — глутамин; Гли — глицин; Илей — изолейцин; Лей — лейцин; Лиз — лизин; Мет — метионин; Фен — фенилаланин; Про — пролин; Сер — серии; Тре — Треонин; Три — триптофан; Тир — тирозин; Вал — валин.
Какие же выводы можно сделать на основании полученных результатов?
«Молекулы и клетки», под ред. Г.М.Франка