С.Г. Инге-Вечтомов - Генетика с основами селекции (1117682), страница 71
Текст из файла (страница 71)
В то же время три вставки и три выпадения должны нормализовать запись за пределами участка, ограниченного крайними мутациями: А в с 4 ...авс д~в слв вся все авс авс две ..авс вса вся~сан~вас лвс в с Все подобные рассуждения основывались на предположении, что ген гПВ кодирует белок, что было доказано позже. Кроме того, все рассмотренные взаимодействия между мутациями могли разыгрываться только при условии, что левая часть гена может изменяться без особого нарушения функции генного продукта. Действительно, сейчас известно, что в генах и соответственно в белках существуют участки, допускающие вариации по составу.
Итак, если генетический код триплетен (предположение о том, что кодовое число кратно трем, Ф. Крик считал менее вероятным1, то возникают два вопроса: 1. Является ли код перекрывающимся или нелерекрывающимкл, т.е. принадлежит ли каждая пара оснований только одному кодону или трем колонам? Если бы кодоны перекрывались, то замена одной пары оснований должна была бы приводить к замене сразу двух или трех аминокислот в белках. Такое предположение противоречит всем данным о мутационных заменах аминокислот, которые были получены к тому времени, Обычно одна мутация приводит к замене одного аминокислотного остатка (см., например, рис.
15.14). Следовательно, код неперекрывающийся. 2. Вырожден ли кодз Для кодирования 20 аминокислот достаточно 20 триплетных кодонов. Существуют ли кодоны-синонимы или остальные 44 кодона просто не имеют смыслами Некоторые аргументы в пользу вырожденности кода содержатся в работе Ф. Крика с сотрудниками. Взаимная супрессия мутаций типа ксдвиг считывания», т, е. вставок и выпадений, происходила на участке гена гП, соответствующем приблизительно '/м всего гена. Ген гП кодирует белок, состоящий приблизительно из 200 аминокислотных остатков, и, следовательно, мутации взаимодействовали на расстоянии, достаточном для кодирования около 20 аминокислотных остатков.
Если бы код не был вырожденным, между вставкой и выпадением с большой вероятностью должны были возникать бессмысленные триплеты, и тогда нормальное считывание было бы невозможным. 393 Прямые данные в пользу вырожденности кода были получены в экспериментах Х. Виттмана, работавшего с вирусом табачной мозаики (ВТМ), а также при расшифровке кодонов химическим путем. Расшифровка кодонош эксперименты 1п т)гго Статья Ф. Крика с сотрудниками, посвященная природе генетического кода, была опубликована в первом номере журнала «Наготе» за 1961 г., а летом того же года на одном из заседаний У Международного биохимического конгресса в Москве М, Ниренберг и Дж.
Маттей сообщили о расшифровке первого кодона и, что еще более важно, предложили метод установления состава кодонов в бесклеточной системе белкового синтеза. Эксперименты по изучению бесклеточного синтеза белка уже в течение ряда лет велись несколькими группами биохимиков. К началу 60-х годов в этой области исследований сложилась следующая ситуация. При добавлении меченых аминокислот к бесклеточиым гомогенатам наблюдалось включение радиоактивной метки в белки. Добавление к таким гомогенатам ДНКазы снижало, а добавление ДНК стимулировало включение метки в белки.
Это не противоречило представлениям о роли иРНК, переносящей информацию от ДНК к рибосомам, на которых синтезируется белок. Синтез белка в таких системах происходил очень недолго. М. Ниренберг и Дж. Маттей усовершенствовали бесклеточную систему, сделав ее более стабильной, а главное, показали, что она может работать под контролем экзогенной РНК, естественной или искусственной. Добавив синтетическую полиуридиловую рибонуклеиновую кислоту (полиб) в бесклеточную систему, приготовленную из Е.
со11, они обнаружили, что поли-и стимулирует включение в полипептид только одного типа аминокислотных остатков — фенилаланина. Таким образом, учитывая триплетность генетического кода, кодон для фенилаланина был расшифрован как 1ЛЛ) в иРНК. В течение последующих трех-четырех лет проблему генетического кода усиленно исследовали с использованием бесклеточных систем белкового синтеза, программируемого так называемыми статистическими сололииераии, содержащими рибонуклеотиды А, 1), С, и С в разных соотношениях.
За это время в лабораториях М. Ниренберга и С. Очоа был выяснен состав большинства кодонов. Однако определить последовательность нуклеотидов в кодонах этим способом было невозможно. Последовательность нуклеотидов в кодонах удалось определить при помощи двух методов. Г. Корана с сотрудниками разработал метод химического синтеза ДНК-подобных полимеров с заданной последовательностью нуклеотидов. Применяя такие полидезоксирибонуклеотиды в качестве матрицы для синтеза РНК при помощи ДНК-зависимой РНК-полимеразы, можно было получить РНК с заранее известной последовательностью и использовать ее в бесклеточной системе белкового синтеза.
394 Второй изящный метод выяснения последовательности нуклеотидов в кодонах предложили М. Ниренберг и П. Ледер. Он был основан на том, что промежуточными продуктами в синтезе белка являются аминокислоты, связанные с тРНК. Молекулы тРНК выполняют роль адапторов, которые подставляют аминокислотные остатки в растущую полипептидную цепь в соответствии с кодонами иРНК, находящейся на рибосоме. М.
Ниренберг и П. Ледер убедились в том, что одного тринуклеотида на рибосоме достаточно для связывания и с рибосомой и с тРНК. Тринуклеотидные матрицы с определенным чередованием оснований были использованы для изучения связывания с рибосомами тРНК, заряженных аминокислотами. В результате применения подходов, разработанных Г. Кораной, М. Ниренбергом, П. Ледером в 1965 г., был составлен кодовый словарь в его современном виде (табл.
15.3). Исследование мутаций, приводящих к сдвигу считывания в ряде генов, кодирующих первичную структуру белков (их называют структурные гены), в дальнейшем блестяще подтвердило справедливость кодовой таблицы и выводов, сделанных Ф. Криком на основе генетического анализа кода. с!!с!к. л и, ." и! еии ест!! лсс те!' ил !Пил с:.; ныл. и и р кдьиинситимс л, йы)к!ос!с'осино, ис' илес'с'! нииляссе.се, ! '. гис !!исси иингл! си' и!с!ситес!! ! с)дрг и! ссру,и. С!!с с сис! исси! !сел с' с!тик и! си!сил!!и! тички « сс!тс с!с.сит гиии сс исРсссьс! ииириссгсииии.
Таллинн асье. Генетический коа П р н и ее а н н е. Трннлети С!АЛ, СтА0, ЦОЛ не коднртвт анннокнелот. 395 !5.8. Как рибосома считывает генетический код? Сведения о генетическом коде, представленные в табл. 15.3, нуждаются в дополнительных пояснениях. Прежде всего во многих случаях для кодирования аминокислоты существенны две первые позиции кодона. Более наглядно это представлено в кодовой таблице в виде круга (рис. 15.16). Оказывается, что для восьми аминокислот замена основания в третьем положении кодона будет нейтральной: не приведет к замене аминакислотного остатка в белке. А в тех случаях, когда это все же произойдет, такая замена не изменит свойства полярности аминокислоты.
Эти особенности кода, по-видимому, отражают его эволюцию. Все кодоны, представленные в табл. 15.3 и на рис. 15.1б, опознаются антикодонами ТРНК, за исключением трех так называемых нонсенсов или бессмысленных кодонов. На самом деле они представляют собой знаки терминации трансляции. Взаимодей- Рис, 15.16. Таблица кода в крусанов форме. Буквы во внутреннем круге -- ! познани «аданов, букам во нтором круге †.
Н оптация и буквы спару;ки «торого круга -- И! позиция кодонов. Тер — терминвтпры; старт колон-инициатор. П вЂ” полнрные, НП вЂ” неполярные аминокислотные остатки стане кодонов иРНК и антикодонов тРНК подчиняется правилам неоднозначного соответствия, сформулированным Ф. Криком. Согласно этим правилам, некоторые антикодоны могут «узнавать» более одного кодона в зависимости от тото, какое основание находится в 1-м положении антикодона, соответствующем 3-му положению кодона с учетом их антипараллельного взаимодействия.' Таблица И.й.
Правила неоднозначного соответствии ко- доиов н антик»донов *! — ннознн, Ч вЂ” осеидоуриднн, обнаруженные а некоторых антнкодоиах как результат иосттранскриациоинод нодификацни. Взаимодействия одного класса тРНК с несколькими кодонами обнаружены в бесклеточных системах, а также путем генетических экспериментов.
Сопоставление данных табл, 15.3 и рис. 15.16 с данными табл. 15гй показывает, что такое неоднозначное соответствие опять же ие искажает смысла кодонов. У прокариот в начале иРНК располагается последовательность: 5'-АССАСО()-3', названная последовательностью Шайн — Далгарно — по имени открывших ее исследователей. Она необходима для нормального начала трансляции. Однако инициация трансляции происходит обычно на несколько нуклеотидов (4 — 7) «ниже по течению». По-видимому, малая субчастица рибосомы «узнает» последовательность Шайи — Далгарно при помощи 3'-конца 163 РРНК с комплементарной последовательностью оснований.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
