Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 22
Текст из файла (страница 22)
экзоны, но и интроны), действительно отвечающую за образование полипептида, даже если известно, что часть этой последовательности участвует в синтезе другого белка, т.е. входит составной частью в его ген. В таких случаях можно использовать термин «перекрывающиеся гены». Используя термин «ген» дли обозначении последовательности ДНК, ответственной за синтез данного белка, мы теперь не можем вкладывать в это понятие представления о структурной организации и комплементационных свойствах, которые мы подразумевали совсем недавно. Рекомендуемая литература Принципы рестрикционного картирования были впервые изложены в работе Данна, Сака и Натанов (1заиээа, 5ас/т, !чагйаик Ю.
Мо! Вю1н 78, 363 — 376, 1973) и в обзоре Натанов и Смита ()т'агЬапз, 5пий, Апп. Кеи В)ос)гсш., 46, 273-293, 1975). Методы анализа последовательности ДНК рассматриваются в обзоре Ву (эчгп, Апп. Веу. Вюсйеш., 47, 607-734, 1978), Наибольшее распространение получили два метода определения нуклеотидной последовательности. Первый из них, описанный в этой книге, предложен Максамом и Гилбертом (Маха»э, 61)Ьегг, Ргос. )ч)аг. Асад. Всг. ПБА, 74, 560-564, 1974), второй — Сэнгером и др. (5апдег, )У(с)г(ед, Соиаоп, Ргос.
)ч)аг. Асас1. 8сй (3БА, 74, 5463-5467, 1977). Современные представлении о колинеарности гена и белка, лежащие в основе традиционных методов молекулярной генетики, были развиты на основе работы Яновского и др. (уапо~з)ту ег а1., Ргос. Ь)а!. Асад. Вой ПВА, 57, 296 — 298, 1967) и Сарабан и др. (5агаЬЬаг вг а1., )ь)а!пге, 201, 13 — 17, 1964). Генетический смысл прерывистой структуры гена обсуждается в гл.
7 книги Льюнна (Се»1п, Степе Ехрезз)оп, 2, Епсагуо!1с Отгопюзошез, %йеу, )з(ету Уог)с, 1980). 4. Расшифровка генетического кода Глава 4 РАСШИФРОВКА ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА Еще 2500 лет назад Аристотель высказал предположе- ние о том, что гаметы — это отнюдь не минна.гюрные ва- рианты будущего организма, а структуры, содержащие информации о развитии эмбриона (хотя он признавал только исключительную важность яйцеклез.ки в ущерб сперматозоиду). Однако развитие этой идеи в совре- менных исследованиях стало возможным лишь после опытов Менделя, показавших, что гены представляют со- бой элементарные факторы наследственности.
Но как зги факторы обусловливают развитие различных фенотипи- ческих признаков? С открытием генетической роли ДНК была заложена основа концепции о том, что наследуется геоетичесная ин- формация. Критическое значение при этом имеет тот факт, что структура ДНК не зависит от последовательно- сти пар оснований. Таким образом, последовательность оснований в полинуклеотидной цепи имеет важное значе- ние не для самой структуры ДНК, а постольку, посколь- ку она кодирует последовательность аминокислот в бел- ке. Представление о том, что каждый белок состоит из постоянного числа определенных аминокислот, возникло в 50-х годах на основе работы Сзнгера (Запрег) по рас- шифровке структуры инсулина.
Сумма каталитических и структурных активностей различных белков клетки определяет ее фенотип. Конеч- но, кроме последовательностей, кодирующих белки, в ДНК находятся специфические области, которые уз- наются регуляторными молекулами, обычно белковыми. Функция этих областей зависит непосредственно от их последовательности, и не опосредована кодом. Генетиче- ская информация организма состоит из последовательно- стей обоих типов, из генов, зкспрессирующихся в виде белков, и из участков, функционирующих непосредствен- но как регуляторные зоны.
Согласно общепринятому в молекулярной биологии представлению, каждая соматическая клетка организма содержит одинаковый набор хромосом и, следовательно, обладает одинаковой генетической информацией. Однако це вся зта информация экспрессируется в каждой клетке. Значит, генетический материал можно рассматривать как хранилище генетической информации. В каждой клетке экспрессируется только часть этого материада, остальная же информация хранит молчание. Недавно, однако, было показано, что в определенных пределах возможно изме- нение в содержании и экспрессии генетической информа- ции (см.
часть 1О), ДНК НУжНа ТОЛЬКО ДЛЯ ТОГО, чтобы кодировать последовательность аминокислот Взаимоотношения между последовательностью гена и последовательностью белка устанавливаются с помощью генетического кода. Каким образом в последова- тельности нуклеотидов может быть представлена последовательность аминокислот? Двадцать аминокислот, обычно обнаруживаемых в белках, показаны на рис.
4.1. Аминокислоты соединяются вместе пептидиыми связями, образующимися в результате конденсации аминогруппы (ЫН ) одной ами- ! ~~о з нокислоты с карбоксильнои группои (с другой (рис. 4.2). Белковую последовательность условно записывают от аминокислоты со свободной )х)Н -группой (Х-конец) до аминокислоты со свободной СООН-группой (С-конец). Любые другие аминокислоты, например относительно редко встречающийся гидроксипролин, образуются в результате специфической модификации одной из 20 обычных протеиногенных аминокислот.
Различные виды модификаций аминокислот, такие, как фосфорилирование, аденилирование и метилирование, выполняются специфическими ферментами уже в составе белковой молекулы. Последовательность аминокислот, входящих в полипептидную цепь, составляет ее первичную структуру.
Но критическое значение для каждого белка имеет его способность складываться в определенную коиформацию, что сопровождается образованием активных центров или других особенностей структуры, необходимых для выполнения специфической функции в клетке. Формирование вторичной структуры происходит в результате свободного вращения относительно химических связей в первичной структуре полипептидной цепи. Термины «конформацияя и «вторичная структурав отражают пространственную организацию полипептидного остова.
Под третичиой структурой понимают законченную трехмерную организацию всех атомов полипептидной цепи, включая боковые группы и полипептидный остов. Следующий уровень организации белков — это мультимериые белки, состоящие из агрегатов нескольких полипептидных цепей. Конформацию мультимерных белков принято называть четвертичной структурой. Общий принцип организации белковой молекулы заключается в том, что структуры высшего порядка определяются непосредственно структурой низшего порядка.
Это означает, что в первичной последовательности аминокислот заложена информация, необходимая для образования правильной конформации белка. Сюда относится образование ковалентных и нековалентных связей. Например. существенным моменюм в формировании вторичной структуры является образование дисульфидных (Б Б) мостиков между остатками цистеина. Каждый цистеин находится в полипептидной цепи отдельно, но в результате свертывания в спепифическую конформацию две аминокислоты оказываются рядом и происходит конденсация двух БН-групп. Какие условия необходимы для того, чтобы первичная структура образовала правильную структуру высшего по- Рпс. 4.! Двадпать аминокислот, из которых построены белки, делятся на несколько классов в зависимости от природы боковых групп (й).
А "нсйтральныс гидрофобныс ачиноклслотм. Б нейтральные полярные аминокислоты, В-основные амниокнслотм, Г Кислые аминокислоты. 4. Расшифровка генетического кода рядка? Зш1ожено ли это в полной первичной последовательности? Тогда можно было бы считать, что окончательная структура термодинамически наиболее стабильна. Или же правильная структура образуется золько во время исходного синтеза белка? Это давало бы преимущество и менее стабильным структурам, поскольку тин структуры белка определялся бы во время синтеза.
В некоторых случаях первичная структура однозначно определяет структуру более высокого порядка. Впервые это было показано в опытах по деиатурации белка рибонуклеазы. Денатурацией здесь называют потерю конформации в результате разрушения Б — б-мостиков, вызванного нагреванием или специальной химической обрабозкой белка. Активная конформации может быль восстановлена в результате процесса, обратного денатурации; следовательно, вся информация, необходимая для ее образования, содержится в первичной структуре. Таким образом, для того чтобы получить активную рибонуклеазу, нужно только правильно синтезировать последовательность аминокислот, )Термин «денатурация» используют также, говоря о ДНК. Тогда это означает, что лвухцепочечная структура превращается в одноцепочечную; см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
