Признаки – как выражаются гены

Глава 5

Френсис Крик был одним из тех, кто хотел понять, как информация, закодированная в ДНК, выражается в физической структуре организма. Один намек дала серповидно-клеточная анемия — генетическое нарушение, приводящее к ненормальному строению красных кровяных клеток (эритроцитов) и короткой продолжительности их жизни. Эта болезнь поражает 0,2% детей афроамериканцев в США. В начале 1940-х годов ученые обнаружили, что наследование серповидно-клеточной анемии подчиняется законам Менделя для одного гена. В 1950-е годы определили, что мутация, вызывающая это заболевание, изменяет всего одну аминокислоту в одной из полипептидных цепей гемоглобина, белка красных кровяных клеток, несущего кислород тканям тела.

Основываясь на этих фактах и других исследованиях, Крик предположил, что порядок оснований в молекуле ДНК может читаться как код для последовательностей молекул аминокислот в молекулах белка. Если набор из трех оснований представляет одну аминокислоту, должны существовать 64 возможные комбинации. Поскольку каждое живое существо построено из одних и тех же 20 аминокислот, система кодирования должна быть достаточно сложной.

Но какова комбинация оснований для каждой аминокислоты? Когда Крик предложил структуру из трех букв, которая стала известна как генетический код, это казалось неразрешимой загадкой. Но спустя несколько лет код был полностью расшифрован.

Опыты с бактерией Е. coli привели к разгадке. В конце 1950-х годов ученые обнаружили, что могут синтезировать полипептиды, вводя отдельные аминокислоты в раствор, содержащий разрушенные клетки Е. coli. В 1961 году молодой ученый из Национального института здоровья Майкл Ниренберг (Michael Nirenberg) продемонстрировал, что добавление к такому раствору РНК-молекул только с одним видом оснований, урацилом, приводило к синтезу полипептида, содержавшего лишь одну аминокислоту, фенилаланин. Казалось, это указывает на то, что трехбуквенная комбинация УУУ — это кодон (кодирующая единица) для аминокислоты фенилаланина, который указывает путь для открытия кодонов других аминокислот.

Через пару лет другие РНК-молекулы (сначала — со случайной последовательностью оснований, а затем — с определенной) были применены в аналогичных опытах по установлению взаимоотношения между специфическими кодонами и аминокислотами (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Генетический код оказался на удивление простым. Большинство аминокислот могут кодироваться несколькими комбинациями из трех букв, или кодонами; три кодона служат стоп-кодонами, обозначая место окончания синтеза полипептидной цепи

Рис. 5.1. Генетический код оказался на удивление простым. Большинство аминокислот могут кодироваться несколькими комбинациями из трех букв, или кодонами; три кодона служат стоп-кодонами, обозначая место окончания синтеза полипептидной цепи

Как вы, наверное, заметили, код был расшифрован добавлением РНК, а не ДНК к раствору Е. coli. Причиной было то, что РНК необходима на пути, по которому клетки используют информацию, содержащуюся в ДНК, для производства аминокислот и белков.


Оставить комментарий

Ваш комментарий