Ist DNA ein Virusinfektionsmittel?
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Ein Bakteriophage (T 2 -Virus) infiziert das Bakterium Escherichia coli. Nach der Infektion multipliziert sich das Virus und die T2-Phagen werden mit der Lyse der Bakterienzellen freigesetzt. Wie wir wissen, enthält der T2-Phage sowohl DNA als auch Proteine. Nun stellt sich die Frage, welche der beiden Komponenten die Informationen enthält, die für die Vermehrung von mehr viralen Partikeln zu programmieren sind.
Mit freundlicher Genehmigung: nist.gov/oles/forensics/images/DNA-Strand.jpg
Um dieses Problem zu lösen, entwickelten Hershey und Chase (1952) ein Experiment mit zwei verschiedenen Präparationen von T2-Phagen. In einer Präparation wurde der Proteinanteil radioaktiv und in der anderen Präparation wurde die DNA radioaktiv gemacht. Danach wurde eine Kultur von E. coli mit diesen beiden Phagenpräparaten infiziert.
Unmittelbar nach der Infektion und vor der Lyse der Bakterien wurden die E. coli-Zellen in einem Mischer leicht gerührt, so dass die anhaftenden Phagenteilchen gelöst wurden und die Kultur dann zentrifugiert wurde. Damit waren die schwereren Pellets der infizierten Bakterienzellen im Boden des Röhrchens angesiedelt.
Im Überstand wurden die leichteren Viruspartikel und die Partikel gefunden, die nicht in die Bakterienzellen gelangten. Es wurde festgestellt, dass bei der Verwendung von T 2 -Phagen mit radioaktiver DNA zur Infektion von E. coli im Experiment das schwerere Bakterienpellet auch radioaktiv war. Andererseits hatte das Bakterienpellet bei der Verwendung von T 2 -Phagen mit radioaktivem Protein sehr wenig Radioaktivität, und der größte Teil der Radioaktivität wurde im Überstand gefunden.
Dieses Experiment hat bewiesen, dass während der Infektion mit T2-Phagen die DNA tatsächlich in die Bakterien gelangt ist, wenn solche infizierten Bakterienzellen weiter entwickelt wurden, sie lysierten und neue Phagenpartikel gebildet wurden.
Dieses berühmte Experiment, das von Hershey und Chase (1952) durchgeführt wurde, hat bewiesen, dass die virale DNA und nicht das Protein Informationen für die Produktion von mehr T 2 -Phagenpartikeln enthält, daher ist DNA genetisches Material. In einigen Viren (z. B. TMV, Influenza-Virus und Polio-Virus) dient RNA jedoch als genetisches Material.
Hershey und Chase führten zwei Experimente durch. In einem Experiment wurde E. coli in einem Medium gezüchtet, das das Radioisotop S 35 enthielt, und in den anderen Experimenten wurde E. Coli in einem Medium gezüchtet, das das Radioisotop P 32 enthielt. In diesen Experimenten wurden E. coli-Zellen mit T2-Phagen infiziert, die aus E. coli-Zellen freigesetzt wurden, die in S35- Medium gezüchtet wurden, haben S35 in ihrem Proteincapsid, und diejenigen aus P32-Medium hatten P32 in ihrer DNA.
Wenn diese Phagen verwendet wurden, um neue E. coli-Zellen in normalem Medium zu infizieren, zeigten die Bakterienzellen, die eine Infektion durch mit S35 markierte Phagen hatten, die Radioaktivität in ihrer Zellwand und nicht im Zytoplasma. Die mit P 32 markierten Bakterien hatten dagegen den umgekehrten Zustand gezeigt.
Man kann also sagen, dass, wenn der T 2 -Phage die Bakterienzelle infiziert, sein Proteincapsid außerhalb der Bakterienzelle bleibt, seine DNA jedoch in das Zytoplasma des Bakteriums gelangt. Wenn die infizierten Bakterienzellen lysiert werden, bilden sich neue vollständige Viruspartikel (T2-Phagen).
Dies beweist, dass virale DNA die Informationen für die Synthese von Kopien von DNA- und Proteincapsiden enthält. Dies zeigt, dass DNA genetisches Material ist. Der Teil jedes Nukleotids, der eine stickstoffhaltige Base und Desoxyribose enthält, wird als Desoxyribonukleosid bezeichnet.
Die vier Desoxyribonukleotide, die im DNA-Molekül vorkommen, kommen auch in Nucleoplasma und Cytoplasma vor, aber in ihren Triphosphatformen wie Desoxyadenosintriphosphat (dATP), Desoxyguanosintriphosphat (dGTP), Deoxycytidintriphosphat (dCTP) und Thymidintriphosphat. Die Bedeutung des Auftretens von Desoxyribonukleotiden in Triphosphatformen liegt in der Tat darin, dass während der DNA-Polymerase das Enzym nur auf Triphosphate von Desoxyribonukleotiden einwirken kann.
Dieses Experiment zeigt, dass nur die Phagen-DNA in die Bakterienzelle eindringt und nicht in die Proteinhülle. Es zeigt deutlich, dass DNA allein für die Synthese neuer Viren in den Bakterienzellen verantwortlich ist. Dies zeigt, dass DNA genetisches Material und kein Protein ist. Beim Tabakmosaikvirus (TMV) besteht der innere Kern aus RNA anstelle von DNA, daher ist RNA in diesem Fall genetisches Material.
