Il DNA è un agente che infetta virali?

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Un batteriofago (virus T 2 ) infetta il batterio Escherichia coli. Dopo l'infezione, il virus si moltiplica e i fagi 2 vengono rilasciati con la lisi delle cellule batteriche. Come sappiamo, il fago T 2 contiene sia DNA che proteine. Ora sorge la domanda, quale delle due componenti ha l'informazione da programmare per la moltiplicazione di più particelle virali.

Cortesia dell'immagine: nist.gov/oles/forensics/images/DNA-Strand.jpg

Per risolvere questo problema, Hershey e Chase (1952) escogitarono un esperimento con due diverse preparazioni di fago T 2 . In una preparazione hanno reso la parte proteica radioattiva e nell'altra preparazione il DNA è stato reso radioattivo. Successivamente una coltura di E. coli venne infettata da questi due preparati fagici.

Immediatamente dopo l'infezione e prima della lisi dei batteri le cellule di E. coli sono state agitate delicatamente in un miscelatore in modo tale che le particelle di fago aderenti siano state allentate e quindi la coltura sia stata centrifugata. Con il risultato, le palline più pesanti di cellule batteriche infette si sono depositate sul fondo del tubo.

Le particelle virali più leggere e quelle particelle che non entravano nelle cellule batteriche sono state trovate nel surnatante. Si è scoperto che quando il virus T 2 con DNA radioattivo è stato utilizzato per infettare E. coli nell'esperimento, il pallino batterico più pesante era anche radioattivo. D'altro canto, quando veniva usato il fago T 2 con la proteina radioattiva, il pellet batterico aveva pochissima radioattività e la maggior parte della radioattività era stata trovata nel supernatante.

Questo esperimento ha dimostrato che durante l'infezione con il fago T 2, è stato il DNA a entrare effettivamente nei batteri quando tali cellule batteriche infette sono state ulteriormente sviluppate e lisate e sono state formate nuove particelle di fago.

Questo famoso esperimento condotto da Hershey e Chase (1952) ha dimostrato che è il DNA virale e non la proteina che contiene informazioni per la produzione di più particelle di fago T 2, quindi il DNA è materiale genetico. Tuttavia, in alcuni virus (ad es. TMV, virus dell'influenza e virus della poliomielite) l'RNA funge da materiale genetico.

Hershey e Chase hanno condotto due esperimenti. In un esperimento E. coli è stato coltivato in un terreno contenente il radioisotopo S 35 e negli altri esperimenti E. coli è stato coltivato in un terreno contenente il radioisotopo P 32 . In questi esperimenti le cellule di E. coli sono state fatte infettate con il fago T 2 rilasciato dalle cellule di E. coli cresciute nel terreno S 35 hanno S 35 nel loro capside proteico, e quelle dal terreno P 32 avevano P 32 nel loro DNA.

Quando questi fagi sono stati usati per infettare nuove cellule di E. coli in un mezzo normale, le cellule batteriche che avevano un'infezione dai fagi etichettati con S35 hanno mostrato la radioattività nella loro parete cellulare e non nel citoplasma. Considerando che i batteri infettati con fagi etichettati P 32 avevano mostrato la condizione inversa.

Quindi si può dire che quando il fago T 2 infetta la cellula batterica, il suo capside proteico rimane fuori dalla cellula batterica ma il suo DNA entra nel citoplasma del batterio. Quando le cellule infettate dei batteri vengono lisate, si formano nuove particelle virali complete (T 2fagi).

Ciò dimostra che il DNA virale porta le informazioni per la sintesi di copie del DNA e dei capsidi proteici. Questo dimostra che il DNA è materiale genetico. Quella parte di ciascun nucleotide che contiene una base azotata e desossiribosio si chiama deossiribonucleoside.

I quattro desossiribonucleotidi oltre a verificarsi nella molecola del DNA, si verificano anche nel nucleoplasma e nel citoplasma, ma nelle loro forme trifosfato come deossiadenosina trifosfato (dATP), desossiguanosina trifosfato (dGTP), deossicitidina trifosfato (dCTP) e timidina trifosfato (TTP). Il significato della presenza di deossiribonucleotidi nelle forme trifosfato risiede nel fatto che durante l'enzima DNA polimerasi può agire solo su trifosfati di deossiribonucleotidi.

Questo esperimento mostra che solo il DNA dei fagi entra nella cellula batterica e non nel rivestimento proteico. Descrive chiaramente che il DNA da solo è responsabile della sintesi di nuovi virus all'interno delle cellule batteriche. Questo dimostra che il DNA è materiale genetico e non proteine. Nel virus del mosaico del tabacco (TMV) il nucleo interno è costituito da RNA anziché da DNA, quindi in questo caso l'RNA è materiale genetico.