СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА
генетика, строение клетки

Новости

Первый шаг к расшифровке природы генетического кода

Процесс белкового синтеза удобнее всего изучать на бесклеточных экстрактах кишечной палочки (Escherichiacoli). Суспензию бактерий, выращенных на. соответствующей питательной среде, центрифугируют, собирают выпавшие в осадок клетки и осторожно разрушают их, растирая в ступке с тонкоразмолотым порошком окиси алюминия. При этом освобождается клеточный сок, содержащий ДНК, РНК-посредник, рибосомы, ферменты и ряд других компонентов. Такие экстракты получили название бесклеточных систем; при добавлении к ним богатых энергией веществ (главным образом аденозинтрифосфата) такие системы способны производить быстрое включение аминокислот в белок. Процесс включения можно проследить, применяя аминокислоты, меченные радиоактивным изотопом углерода — С14.

Оптимальные условия для белкового синтеза в бактериальных бесклеточных системах были установлены благодаря работам целого ряда исследователей, среди которых в первую очередь следует назвать А. Тиссьера, М. Лэмборга и П. Замечника, Г. Новелли и С. Спигелмана. В самом начале, когда мы только приступали к своим исследованиям, наша работа несколько тормозилась из-за необходимости готовить свежие экстракты фермента для каждого опыта. Позднее мы с Д. Маттеи разработали способ стабилизации экстрактов, так что появилась возможность хранить их в течение нескольких недель без заметной потери активности.

Как правило, специфичность белков, которые синтезируются в таких экстрактах, определяется соответствующей клеточной ДНК. Если бы можно было установить последовательность оснований в каком-либо из клеточных генов — или части гена — и связать ее с аминокислотной последовательностью белка, закодированной в этом гене, то это позволило бы расшифровать генетический код. Хотя аминокислотная последовательность для некоторых белков нам известна, определить последовательность оснований в генах пока не удалось. Следовательно, подобная зависимость еще не может быть установлена.

Изучение синтеза белка в бесклеточных системах позволило косвенно подойти к решению проблемы кодирования. Тиссьер, Новелли и Б. Нисман сообщили, что синтез белка в таких системах можно остановить, добавляя к ним дезоксирибонуклеазу (или сокращенно ДНК-азу) — фермент, который специфическим образом разрушает ДНК. Мы с Маттеи также наблюдали этот эффект и изучали его особенности. У нас создалось
впечатление, что белковый синтез прекращается после того, как израсходована вся РНК-посредник. Мы установили, что добавление неочищенных фракций РНК-посредника стимулирует синтез белка в бесклеточной системе. Дальнейшее усовершенствование этого метода изучения РНК-посредника в бесклеточных системах легло в основу всей нашей последующей работы.

Мы получали фракции РНК из различных естественных источников, в том числе и из вирусов, и установили, что многие из них обладали способностью направлять биосинтез белка в бесклеточной системе, полученной из клеток кишечной палочки. Нам удалось обнаружить, что рибосомы кишечной палочки присоединяли к себе «копии» РНК из чужеродных организмов, в том числе из вирусов. Мы хотели бы подчеркнуть, что в этих случаях синтезировалось лишь очень незначительное количество белка.

Тогда мы предположили, что синтетическая РНК, содержащая только одно или два основания, возможно, будет направлять синтез простых белков, состоящих всего из нескольких аминокислот. Синтетическую РНК можно получить с помощью фермента полинуклеотидфосфорилазы, открытого в 1955 году Марианн Грунберг-Манаго и С. Очоа. В отличие от РНК-полимеразы этот фермент при синтезе РНК не копирует ДНК, а образует РНК-полимеры, в которых основания соединены друг с другом в случайной последовательности.

Мы получили синтетический РНК-полимер, состоящий только из урацила (так называемая нолиуридиловая кислота, или поли-У). Добавление его к активной бесклеточной системе вместе с различными смесями из 20 аминокислот (в каждой смеси одна аминокислота содержала С14, а остальные 19 аминокислот не были радиоактивными) позволило установить, какая именно аминокислота включалась в белок с помощью поли-У. Такой аминокислотой оказался фенилаланин (рис. 6).

Следовательно, кодовым словом для фенилаланина служила последовательность остатков урацила в поли-У. Кодовым словом для другойаминокислоты, пролина, оказалась последовательность остатков цитозина в полицитидиловой кислоте, или поли-Ц. Итак, простым средством для расшифровки генетического кода стала бесклеточная система, способная к направленному синтезу белка под действием синтетических препаратов РНК.

TBegin:http://enetil.kg/uploads/posts/2012-11/1352112438_16.jpg|-->Первый шаг к расшифровке природы генетического кодаTEnd-->

Рис. 6. Первым шагом к расшифровке природы генетического кода послужило открытие, что синтетическая РНК-посредник, состоящая только из урацила (поли-У), осуществляет в бесклеточной системе синтез белка, состоящего только из одной аминокислоты — фенилаланина (фен). Это открытие было сделано автором настоящей статьи и Маттеи. Буквы X в РНК-переносчике означают, что основания, соответствующие кодирующим словам РНК-посредника, неизвестны.

Разработка web-studio, ©-2012.
при использовании материалов с сайта гиперссылка на источник обязательна.
Яндекс.Метрика