СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА
генетика, строение клетки

Новости

Синтез РНК-посредника

Мы можем представить себе, что во время реакции двойная спираль молекулы ДНК частично раскручивается. Рибонуклеотиды (в форме трифосфатов) получают возможность при участии фермента РНК-полимеразы достраиваться в пару с дезоксирибонуклеотидами одной из цепей ДНК (рис. 11). После такого комплементарного спаривания отщепляются две фосфатные группы, что дает рибонуклеотидам возможность соединиться в полимерную РНК. Тогда РНК сходит с матрицы ДНК, а ДНК возвращается к своей первоначальной двухцепочечной структуре.

В чем же заключается биологическая роль этой РНК? Ответ на вопрос дало изучение перестройки обмена веществ кишечной палочки при заражении фагами Т2 и Т4. Ученые уже знали, что в бактерию проникает только вирусная ДНК; белковая же оболочка, покрывающая ДНК в полноценной вирусной частице, остается снаружи. Вирусная ДНК должна каким-то образом «сообщить» клетке, как ей следует вырабатывать многочисленные специфические вирусные компоненты, отсутствующие в обычных клетках.

Известно, что в фаговой ДНК вместо цитозина присутствует основание оксиметилцитозин, обычно отсутствующий у кишечной палочки. Появление в бактериальной клетке нового вещества, такого, как оксиметилцитозин, предполагает необходимость образования одного или нескольких специфических ферментов для синтеза и использования оксиметилцитозина. А синтез ферментов протекает обязательно при посредстве механизма с участием РНК и — почти несомненно — клеточных рибосом. Но в клетку проникает только фаговая ДНК; следовательно, эта ДНК ответственна за образование РНК, необходимой для синтеза новых ферментов.

При проверке этой гипотезы исследователи были сначала поставлены в тупик. Они обнаружили, что немедленно после заражения вирусом в клетке наблюдается интенсификация общего синтеза ДНК и белка, но не РНК. В конце концов объяснение было найдено Э. Волкином и Л. Астраханом. Они выяснили, что сразу же после заражения клетки фагом Т2 в ней появляется РНК, которая очень быстро синтезируется и так же быстро разрушается. Более того_ отношение оснований в этой РНК такое же, как в ДНК фага Т2. Позднее другие исследователи подтвердили существование такой быстрообмениваемой РНК и в обычных бактериальных клетках, причем оказалось, что состав оснований этой РНК сходен с составом оснований ДНК бактериальных генов.

Существование именно такой РНК было предсказано Ж. Моно и Ф. Жакобом. Они назвали ее РНК-посредником и усматривали ее функцию в передаче информации, закодированной в ДНК, к рибосомам — этим белковым фабрикам клетки. По-видимому, фаговая ДНК преобразуетклеточный аппарат белкового синтеза: она создает многочисленные РНК-посредники, которые подчиняют себе работу рибосом клетки хозяина. Эта общая картина подтверждается в настоящее время исследованиями кишечной палочки, зараженной фагом Т4, а также изучением белкового синтеза в бесклеточных экстрактах.

Работа с фагом Т4 была проведена в 1961 году С. Бреннером, Ф. Жакобом и М. Меселсоном. Остроумно используя сочетание радиоактивных и нерадиоактивных изотопов, они добились интересных результатов. Во-первых, они нашли способ отличить рибосомы, уже существовавшиев клетке до заражения фагом, от рибосом, которые могли появиться после заражения. Во-вторых, они смогли узнать, связывается ли специфичная для фага РНК, образовавшаяся после заражения, с рибосомами, присутствовавшими в клетке до инфекции.

Разработанная ими методика заключалась в следующем. Они выращивали кишечную палочку на веществах, содержащих тяжелые изотопы азота и углерода, тем самым создавая в клетках «тяжелые» рибосомы. Затем клетки заражали фагом Т4 и одновременно переносили их на среду, содержащую обычные немеченые азот и углерод. Следовательно, все новые рибосомы, которые появятся в клетке после заражения, будут «легче», чем рибосомы, бывшие в клетке в момент заражения. Немедленно после заражения фагом клетки подвергали кратковременному воздействиюрадиоактивного фосфора для того, чтобы пометить специфичную для фага РНК-посредник, образованную фаговой ДНК.


TBegin-->Синтез РНК-посредникаTEnd-->

Ρис. 11. Синтез РНК-посредника, без сомнения, протекает под контролем определенных участков молекулы ДНК, которые и представляют собой гены (1). Для этого процесса требуется, по-видимому, разворачивание спирали ДНК, по крайней мере частичное и кратковременное (2). В синтезе молекул РНК участвуют нуклеотиды в форме трифосфатов. Для синтеза необходим также фермент — РНК-полимераза (здесь не изображен). Затем (3) нуклеотиды образуют пары с основаниями на цепи ДНК: АТФ — с тимином (Т), ЦТФ — с гуанином (Г), УТФ — с аденином (А), ГТФ — с цитозином (Ц). После этого (4) нуклеотиды, уже в форме монофосфатов, соединяются друг с другом, образуя РНК-посредник.
Разработка web-studio, ©-2012.
при использовании материалов с сайта гиперссылка на источник обязательна.
Яндекс.Метрика