Розшифровка генетичного коду

Після перших успіхів у вивченні структури ДНК вчені не збиралися спочивати на лаврах. Так, їм вдалося довести, що саме ДНК несе основну генетичну інформацію і дає команду» білкам починати роботу. У 1958 р. Френсіс Крик сформулював центральної догми молекулярної біології: інформація передається від нуклеїнових кислот до білку, але не у зворотному напрямку. ДНК можна порівняти з матрицею, певним банком даних, який повинен доставити інформацію до запасів будівельного матеріалу – білків. РНК відіграє роль носія інформації, природного флешки, яка копіює частину ДНК і несе інформацію далі. І тільки після втручання РНК білок приступає до творчості. Ніби проста схема. Але як конкретно відбувається передача інформації? Адже, як ми говорили, ДНК складається з чотирьох видів нуклеотидів. Білки, до яких передається інформація, побудовані з 20 видів амінокислот. Так яким же чином на підставі обробки нуклеотидів виходять білкові композиції? Яким чином різнорідні елементи «розуміють» один одного? Як білки дізнаються, що вони повинні почати діяти певним чином? Мабуть, існує якийсь генетичний код?

Власне, що таке код, або шифр? Це спосіб замінити одну систему знаків іншої. Наприклад, в’язні в сусідніх камерах могли перестукуватися один з одним, замінюючи кожну букву алфавіту особливим поєднанням «стукання». У пригодницьких романах герої, закопавшие в землю скарби, записували інформацію про місцезнаходження скарбу за допомогою шифру, щоб жадібні до чужого добра люди не змогли до нього дістатися. У випадку з ДНК код необхідний тому, що інформація передається між двома різнорідними елементами. Треба вважати її з нуклеін і передати білків. Відповідно, генетичний код – це особлива система запису інформації, яка дозволяє на основі нуклеїнових кислот вибудувати послідовність амінокислот у білку. Іншими словами, генетичний код – це відповідність між складовими частинами ДНК і послідовністю амінокислотних залишків у білках.

Відразу після прочитання структури ДНК дослідники почали роботу над розшифровкою генетичного коду. Тобто, ЩО відбувається – їм було більш-менш ясно. Залишалося з’ясувати – ЯК.

Вперше проблема генетичного коду (і один з варіантів її вирішення) була сформульована фізиком Джорджем (Георгієм) Гамовим (1904-1968 рр.), нашим колишнім співвітчизником, в 1930-е рр. який емігрував в США. Виходячи з того, що ДНК складається з 4 видів нуклеотидів, а білки побудовані з 20 амінокислот, він цілком логічно заявив: одного нуклеотиду повинні відповідати кілька амінокислот. Але скільки? Якщо дві, то з чотирьох букв, що позначають нуклеотиди, ми можемо скласти тільки 8 двохбуквених комбінацій: AA, AG, AC, AT, GG, GC, GT, CC, CT, ТТ. Виходить знову ж невідповідність: на 20 амінокислот 8 комбінацій нуклеотидів. І тільки трилітерні комбінації забезпечили рівновагу. Правда, якщо комбінувати нуклеотиди по 3, то вийде цілих 64 варіанти (триплети). Такі трилітерні позначення сполучень нуклеотидів назвали кодонами. Саме три нуклеотиду становлять код, що означає ту чи іншу амінокислоту білка.

Можливо, у вас виникло питання: яким чином 64 можливих комбінації кодують 20 амінокислот? Не створюється плутанина, чи не виходить так, що одна амінокислота отримає разом кілька непоєднуваного команд? Ні, не виходить. Кілька різних кодонов можуть подавати однакові сигнали однієї і тієї ж амінокислоти. Тут можна провести таку аналогію: передаючи партнерам по роботі якусь важливу інформацію, ви для надійності відправляєте не одне повідомлення, а декілька! Деякі кодони взагалі не призначені для передачі команд білків – вони грають роль червоних прапорців, повідомляючи в потрібний момент, що передача інформації завершена.

Висунувши теорію про тріплетном кодуванні, Гамов запропонував схему передачі інформації, вважаючи, що, можливо, збірка білка починається безпосередньо на спіралі ДНК. Згодом ця версія була визнана помилковою.

В 1961 р. була експериментально доведена теорія триплетного кодування. Зробив це вже відомий вам Френсіс Крик і його співробітники. У тому ж році були проведені дослідження, результатом яких стала розшифровка генетичного коду. Для цього вчені Маршалл Ніренберг (1927-2010 рр.) і Дж. Генріх Маттеї (1929 р.), пішли в буквальному сенсі «від протилежного». Справа в тому, що в 1960-е рр. читати послідовності білків біологи вже навчилися, але зчитувати інформацію з ланцюжків ДНК і РНК ще не вміли. Велися тільки досліди по створенню штучних РНК. Тому Ніренберг і Маттеї придумали такий хід: вони вирішили запропонувати клітці готову послідовність нуклеотидів з тим, щоб вона сама визначає її і передала сигнал білку. Таким чином будуть активізовані певні амінокислоти. А так як робота з білками та їх складовими вже не представляла особливої складності, то можна було визначити, які нуклеотиди (вірніше, кодони) відповідають певних білків. Незабаром були отримані перші результати, які Ніренберг і Маттеї у серпні 1961 р. представили у роботі «Залежність безклітинного синтезу білка в Е. Coli від походження природного або синтетичного полирибонуклеотидов».

Після цього вони продовжили досліди по встановленню зв’язків між білками і кодонами. Великий внесок у цю роботу внесли Роберт Холлі (1922-1993 рр.) і Хар Гобінд Корана (1922-2011 рр.). Останній у 1965 р. представив результати своїх дослідів з синтезу фрагментів РНК – зараз результати його розробок широко використовуються в мікробіології. До 1967 р. робота по розшифровці генетичного коду була завершена. Вся ця грандіозна робота тепер представлена у вигляді невеличкої таблиці відповідностей кодонов і амінокислот.

У чому значимість цього відкриття? Справа в тому, що генетичний код єдиний для всіх організмів, що населяють землю. Якщо впровадити ДНК однієї істоти в клітину іншого, вона буде зрозуміла, прочитана і включиться в роботу! Але ж на планеті живуть тисячі, мільйони видів і підвидів живих істот! Чому ж у них виявляється схожість на мікроскопічному рівні? Згідно популярної версії, в ході еволюції всі вони походять від спільного предка – цим і пояснюється такий дивний факт.

Дослідження по розшифровці генетичного коду були високо оцінені: в 1968 р. Маршалл Ніренберг, Роберт Холлі і Хар Гобінд Корана отримали Нобелівську премію за розшифровку генетичного коду і його ролі в синтезі білків».

����¯�¿�½���¯���¿���½����¯�¿�½������°����¯�¿�½������³����¯�¿�½���¯���¿���½����¯�¿�½���¯���¿���½����¯�¿�½������·����¯�¿�½������º����¯�¿�½������°...
ПОДІЛИТИСЯ: