Hartmut Hoffmann-Berling

Endonuclease I-deficient and ribonuclease I-deficient Escherichia coli mutants

Abstract A method has been developed to select for Escherichia coli mutants which lack certain nucleases. Using this method, two classes of mutants have been isolated: mutants deficient in endonuclease I, and mutants deficient in RNase I. Extracts from endonuclease I mutants had 0.1 to 0.3% of the RNA-sensitive wild-type endonuclease and, using single-stranded DNA, no RNA-resistant endonuclease. The location of the endonuclease I mutation on the bacterial genetic map was shown to be near st on the side opposite to mtl . Extracts from RNase I mutants had 0.1% of the magnesium-independent wild-type RNase or lower activity. Mutants deficient in endonuclease I or RNase I were essentially identical to wild-type with respect to their general biological properties.

DNA synthesis in nucleotide-permeable Escherichia coli cells: I. Preparation and properties of ether-treated cells

Abstract DNA synthesis was studied in endonuclease I (endI)-deficient mutant cells, made permeable to nucleotides by a short treatment with ether. DNA synthesis in the non-viable cells depends on external supply of the four deoxynucleoside triphosphates; it occurs also in a deoxynucleoside monophosphate-ATP mixture and is independent of exogenous template. The product is autoradiographically associated with cells and homogeneously distributed within a population. DNA synthesis is independent of a polA+ (DNA polymerase) gene, suppressed by pretreatment with mitomycin C, reactivated by subsequent infection with bacteriophage φX174 and, on the basis of these criteria, resembles DNA synthesis in vivo. DNA synthesis is suppressed also by a mercurial. Ultrasonication or endonucleolytic activity provokes additional DNA-synthesizing activity which is not suppressed by mitomycin or a mercurial, and detectable only in polA+ cells. The extent of inhibition achieved with mitomycin in polA+ cells is taken to indicate that ether-treated cells contain unfragmented DNA under normal assay conditions.

Geisselmodelle und adenosintriphosphat (ATP)

Zusammenfassung Glycerin-wasserextrahierte Geisseln von Spermatozoen und Trypanosomen (Geisselmodelle) schlangeln sich unter ATP. In allen ihren Abhangigkeiten entspricht diese Bewegung der Kontraktion von Fibroblasten- und Muskelmodellen, doch ist es eine Besonderbeit des kontraktilen Apparatas der Geisseln, auch unter konstanten Aussenbedingungen zwischen Kontraktion und Erschlaffung zu wechseln. Diese Spontaneitat muss dem kontraktilen Apparat selbst zugeschrieben werden, weil sie in abgetrennten Teilen der Geissel ebenfalls auftritt und weil die Membranen der Zellen und ihre selektive Permeabilitat bei der Herstellung der Modelle zerstort werden. ATP hat fur die Geisselbewegungen doppelte Bedeutung. Es ist spezifischer Betriebsstoff und wirkt unspezifisch als Weichmacher. Da die Weichheit der Modelle ihre Bewegungsgeschwindigkeit bestimmt, regelt die ATP-Konzentration die Schlagfrequenz. Germanin ist fur die Bewegung von Trypanosomen modellen ein ausserst wirksamer Inhibitor.

Der mechanismus eines neuen, von der muskelkontraktion verschiedenen kontraktionszyklus

Zusammenfassung Das isolierte kontraktile System (“Modell”) der Stiele von Vorticellen kontrahiert durch eine ATP-freie Reaktion, wenn man ihm Ca-Ionen zusetzt, und es erschlafft, wenn man ihm das Ca++ wieder entzieht. Das Ca++ lasst sich nicht durch Mg++, wohl aber durch die Ionen sog. Invertseifen ersetzen. Die Kontraktion durch Invertseifen ist irreversibel. Die kontrahierten Modelle erschlaffen ausser durch Ca++-bindende Mittel auch durch ATP. Sind Ca++ und ATP gleichzeitig anwesend, so verfallen die Modelle in einen spontanen rhythmischen Wechsel von Kontraktionen und Erschlaffungen — wie lebende Stiele. Das ATP fuhrt zur Erschlaffung, weil es mit dem kontraktilen Protein reagiert, und nicht, weil es das Ca++ der Bader durch Bindung ausschaltet. Rhythmik und Erschlaffung durch ATP werden verhindert, wenn man Gifte zugibt (Salyrgan), die die ATP-Spaltung von kontraktilem Muskelprotein blockieren. Es wird geschlossen: 1. 1. dass Vorticellenstiele kontrahieren, weil negative Uberschussladungen des kontraktilen Protein durch Ca++ blockiert werden, 2. 2. dass diese Veranderung mit Hilfe von ATP in der Erschlaffungsphase ruckgangig gemacht wird, d.h., dass die Erschlaffung der thermodynamisch unfreiwillige, die Kontraktion der freiwillige Teil des Bewegungszyklus ist. 3. 3. dass die Nutzung des ATP mit einer Spaltung des ATP verbunden ist, 4. 4. dass die Mechanismen der Vorticellen- und Muskelkontraktion verscheiden sind.

Das kontraktile eiweiss undifferenzierter zellen

Zusammenfassung Aus Sarkomzellen wurde das kontraktile Zelleiweiss extrahiert und durch Umfallen und Zentrifugation gereinigt. Sein Anteil am Frischgewicht der Zellen betragt etwa 0.1–0.2%. Seine Loslichkeit hangt von der Ionenstarke und der Gegenwart von ATP ebenso ab wie die Loslichkeit des Aktomyosin. Wird den Gelen des kontraktilen Zelleiweiss bei Ionenstarken ahnlich 0.1 μ ATP zugesetzt, so schrumpfen sie und superpraciptieren. Das kontraktile Zelleiweiss ist eine ATPase deren Aktivitat zwar viel kleiner ist als die ATPase-Aktivitat des Aktomyosin, aber ahnlich von der Mg ++ -Konzentration und der Ionenstarke abhangt und durch die gleichen Gifte unterdruckt wird, die die ATP-Spaltung durch das Aktomyosin aufheben. Die Viskositat der Sole des kontraktilen Zelleiweiss wird durch ATP reversibel erniedrigt-ebenso wie die Viskositat der Sole des Aktomyosin. Streifen aus glycerin-wasserextrahierten Gewebekulturen entwickeln Spannungen bis 22 g/cm 2 . Die Spannungen verschwinden und die Modelle erschlaffen ebenso wie Muskelmodelle wenn ihre ATP-Spaltung vergiftet wird.

Release of male-specific bacteriophages from surviving host bacteria

Abstract Single cells of Escherichia coli K12, infected with the male-specific phages fd (DNA phage) or fr (RNA phage), may release up to several hundred particles of progeny phage per division cycle while the active cells continue to divide. The fd-infected or fr-infected state, for their indefinite maintenance, require reinfection and tend to be lost if phage readsorption is prevented by extremely diluting the growing bacteria. Death of fd-infected cells is infrequent (at 36°C), as judged from microscopic control and the high rate of bacterial growth observed in mass infection. Infection with fr phage leads to visible clearing of the infected cultures at 37° but is nonlethal if the infected cells are grown at 31°. Established infection of mass cultures with either fd or fr is reflected by a proportional increase of phage and bacterial counts, a phenomenon whose significance is discussed.

A coat protein from bacteriophage fd: I. Hydrodynamic measurements and biological characterization

Abstract A coat protein has been isolated from highly purified fd bacteriophage disintegrated in phenol. Dissociation of the isolated protein to the monomeric state has only been achieved in 1% sodium dodecyl sulphate. At lower concentrations of the detergent as well as in several other solvents, the protein exists in the form of uniformly sized oligomers, probably heptamers or octamers. Protein dissolved in concentrated urea and dialysed versus neutral buffer aggregates to give rod-shaped particles with approximately the diameter of virus particles, but otherwise unlike virus in appearance. Such protein functions in blocking fd receptive sites of the bacterial host and in inactivating fd antiserum, although without complete exhaustion. The implications of these findings for the structure of the aggregated protein are discussed.

Die Bedeutung des Adenosintriphosphat für die Zell-und Kernteilungsbewegungen in der Anaphase

Zusammenfassung Glycerinextrahierte Modelle aus den verkurzten mittleren Stadien der Fibroblastenmitose konnen sich unter ATP je nach den Versuchsbedingungen kontrahieren oder strecken. Die Streckung findet auch ohne ATP statt, falls andere Weichmacher zugegen sind und ist gegen Adenosintriphosphatasegifte weitgehend unempfindlich. Die anaphasische Auseinanderbewegung der Chromosomem hangt eng mit gleichzeitigen Bewegungen der ganzen Zelle zusammen. Die Chromosomen werden durch einen Stemmvorgang bewegt, fur den ATP als Betriebsstoff durch andere polyanionische Weichmacher ersetzbar ist. Der Mechanismus der Stemmbewegung ist anscheinend aus dem Mechanismus der Zellstreckung hervorgegangen. Es ist moglich, dass die Chromosomen durch eine Kontraktion der Chromosomenfasern aus der Metaphaseplatte herausgezogen werden.

Enzymatic unwinding of DNA. III. Mode of action of Escherichia coli DNA unwinding enzyme.

The ATP-dependent 180,000 molecular weight DNA unwinding enzyme of Escherichia coli has been subjected to further study. The results support the following conclusions. The enzyme, the largest soluble peptide in E. coli , is a fibrous protein. The typical large aggregates which the enzyme forms are ordered structures. The enzyme accepts double-stranded DNA as a substrate only when the duplex DNA is covalently linked to single-stranded DNA. It initiates on such DNA by binding to the single-stranded region. Denaturation, an effect induced by ATP, then follows in this pre-formed enzyme-DNA complex. Denaturation requires dephosphorylation of the ATP cofactor; the mere presence of a recognized nucleoside triphosphate does not induce the enzyme to unwind. Some 80 enzyme molecules are required to unwind the double-stranded section of an fd bacteriophage DNA molecule, the typical substrate. The number of enzyme molecules required is not reduced when a non-enzymatic, single-stranded DNA binding protein is added to facilitate chain separation. There is sufficient enzyme in an E. coli cell to satisfy the needs of unwinding several duplexes. These results are interpreted in terms of the previously proposed scheme of processive enzymatic action: an ATP dephosphorylating enzyme proceeds “actively” along a bound DNA chain, thereby displacing a base-paired complementary chain. The unwinding agent is probably a multimeric form of the enzyme protein. The implications of this concept are discussed with respect to the mechanism that causes myosin to proceed along an actin filament.

Die Glycerin-Wasserextrahierte Telophasezelle als Modell der Zytokinese

Zusammenfassung Die Versuche mit wasser-glycerinextrahierten Telophasezellen (Telophasemodellen) zeigen: die Zelldurschschnurung in der letzten Phase der Fibroblastenteilung kommt weitgehend durch eine auf den Zellaquator beschrankte Zytoplasmakontraktion zustande. Ibr Betriebsstoff ist ATP und sie grundet sich auf den gleichen Fundamentalprozess wie die Muskelkontraktion. Eine lokalisierte Kontraktion des Zellaquators ist moglich, weil die kontraktilen Elemente des Aquators in der Telophase ein hoheres ATP-Optimum haben und auch gegen andere Inhibitoren weniger empfindlich sind als die kontraktilen Elemente des ubrigen Zytoplasma.