Техника - молодёжи 1962-05, страница 29
3. НАЧАЛО МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ Любопытные эксперименты были недавно поставлены в США учеными Ни-ренбергом и Маттаи. Им удалось из живых клеток выделить органелы, где происходит синтез белков — рибосомы, — и направить к ним искусственную РНК известного химического состава. Схема РНК была такой: —ДДДДДДДД— где Д — это молекула урацила. Другими словами, вместо четырех различных азотистых оснований в РНК входило только одно — урацил. Оказалось, что в результате этого в рибосомах синтезировалась белковая молекула, состоящая из цепочки только одной аминокислоты — фенилаланина. В другом случае РНК имела «формулу»: ...ААААААААА... где А — цитозин. Результатом синтеза была белковая молекула, состоящая из цепи молекул пролина. Таким образом, было доказано, что последовательность азотистых оснований в РНК определяет, какой белок синтезирует клетка. В природных молекулах ДНК и РНК азотистые основания следуют друг за другом в самых причудливых сочетаниях, и оставалось неясным, сколько азотистых оснований необходимо, чтобы дать «приказ» присоединить к белковой молекуле ту или иную аминокислоту. Формально проблема выглядит как головоломка. Последовательность азотистых оснований в ДНК можно представить как шифрованное сообщение, написанное при помощи четырех букв, например: ...ААБВГАББГВАББГГВВВААВ... В этом сообщении содержится инструкция, какие аминокислоты и в каком порядке должны следовать в белковой молекуле. Спрашивается, сколько символов этого шифра приходится на одну из двадцати аминокислот? И в каком порядке следует этот шифр читать? Можно сразу сообразить, что число символов должно быть больше двух. Действительно, из четырех разных букв можно построить только 16 различных «слов»: АА ББ ВВ ГГ АБ БА ВА ГА АВ БВ ВБ ГБ АГ БГ ВГ ГВ WA<< МЛ flj к ((88 АШ Количество «слов» явно недостаточно, чтобы назвать 20 аминокислот, из которых построены все белковые молекулы. Значит, количество символов, приходящихся на одну аминокислоту, должно быть либо три, либо четыре, либо пять и т. д. Н° и здесь могут возникать разные варианты. Если предположить, что число букв, приходящихся на одну аминокислоту, будет три, то не ясно, с какой буквы нужно начинать читать код. Можно предположить, что каждая четвертая буква шифра является «запятой». Одним словом, формальные соображения не позволяют разгадать код, при помощи которого природа записала программу синтеза белков в клетке. Ответ на вопрос могут дать только эксперименты. Такие эксперименты недавно были выполнены в лаборатории молекулярной биологии Кембриджского университета в Англии под руководством доктора Френсиса Крика. 4. РАСШИФРОВКА КОДА Доктор Крик и его сотрудники разработали весьма тонкую методику, позволяющую осуществлять контролируемые изменения в химической структуре ДНК простейших микроорганизмов. При помощи мутагенного вещества — акридинового красителя — они могли по желанию либо вводить в молекулу ДНК, либо исключать из нее азотистые основания. Для опытов был использован бактериофаг Т-4. Фаги состоят из молекул ДНК, заключенных в белковую оболочку, и размножаются путем проникновения внутрь клетки какой-либо бактерии. Они используют белковые вещества бактерии для своего собственного воспроизводства, в частности, бактериофаг Т-4 размножается, то есть создает свою собственную структуру, на двух видах бактерий кишечной палочки, которые мы условно назовем № 1 и № 2. Оба вида палочек отличаются друг от друга своим белковым составом. Долгое время химический код ДНК оставался неразгаданным... Английским ученым удалось осуществить изменение ДНК бактериофага, заключающееся в том, что в последовательность азотистых оснований в ДНК было введено одно дополнительное основание. Они как бы вписали в закодированное сообщение одну лишнюю букву, например «В» (цитозин), и тогда «сообщение» приняло следующий вид: ...ААБВГАБВБГВАББГГВВВААВ... (дополнительное основание подчеркнуто). В результате этого фаг обрел совершенно новое качество: с дополнительным нуклеотидом он размножался только на бактериях № 1 и был совершенно равнодушен к № 2. Он стал вести себя как совершенно новое «существо», то есть как мутант. Следовательно, мутация на молекулярном уровне означает либо введение в молекулу ДНК, либо исключение из молекулы ДНК одного или нескольких азотистых оснований. В следующем опыте этот же бактерио- (Окончание см. на стр. 31) |
