Вырожденность - код
Cтраница 2
Другой метод состоит в прямом химическом синтезе гена, исходя из нуклеотидной последовательности ДНК, которая должна соответствовать выбранному белку. Из-за вырожденности кода может быть много разных последовательностей, и экспериментатор волен выбирать, какую из них предпочесть. К синтетическому гену пришивают регуляторные участки и встраивают в плазмиду. [16]
 |
Октеты кодонов. [17] |
Вместе с тем ряд факторов указывает на универсальность кода. О вырожденности кода свидетельствует и исследование мутаций, как индуцированных химическими агентами, так и спонтанных. [18]
Существует, однако, правило, которому код подчиняется почти строго. Так вот, правило вырожденности кода можно сформулировать следующим образом: если два ко-дона имеют два одинаковых первых нуклеотида и их третьи нуклеотиды принадлежат к одному классу ( пуриновому или пиримидиновому), то они кодируют одну и ту же аминокислоту. [19]
Возможны только небольшие видовые изменения, возникшие, вероятно, при эволюции и дифференцировке клеток. Большинство из них связано с вырожденностью кода и проявляется в преимуществ, использовании разных чкодонов одной и той же аминокислоты и в различиях в структуре соответствующих тРНК в разных организмах или в разных тканях одного организма. [20]
Вырожденность имеет очевидные биологические преимущества. Так, например, благодаря вырожденности микроорганизмы с различным нукле-отидным составом ДНК могут синтезировать практически одни и те же наборы ферментов и других белков. В результате возможность максимального сохранения относительного постоянства внутриклеточного состава при изменениях внешней среды не должна приноситься в жертву генетической индивидуальности, и наоборот. Далее, небольшие случайные мутации при наличии вырожденности кода гораздо менее опасны и легче ревертируют, чем в случае невырожденного кода, особенно если вырожденность такова, что более вероятными являются мутации, приводящие к. Таким образом вырожденность кода повышает генетическую стабильность. [21]
РНК могут узнавать более одного кодона. В частности, показано, что аланиновая тРНК, выделенная из дрожжей, узнает 3 кодона: ГЦУ, ГЦЦ и ГЦА. Как видно, различия касаются только природы 3-го нуклеотида. В связи с этим была выдвинута гипотеза качаний, предполагающая, что на спаривание 3-го основания, очевидно, накладываются менее строгие ограничения и что имеется неполное, неоднозначное соответствие этого нуклеотида, являющееся, вероятнее всего, одной из причин вырожденности генетического кода. Вырожденность кода оказывается неодинаковой для разных аминокислот. Вполне допустимо поэтому предположение, что последовательность первых двух нуклеотидов определяет в основном специфичность каждого кодона, в то время как 3 - й нуклеотид, очевидно, менее существен. В последнее время появились сторонники возможности существования гипотезы два из трех, означающей, что код белкового синтеза, возможно, является квази - или псевдодуплетным. [22]
На рис. 3 дан полный кодовый словарь. Из 64 триплетов, получивших название кодонов, 61 являются значащими ( смысловыми) в том смысле, что кодируют аминокислоты. Только 3 кодона - UAG ( янтарь), UAА ( охра) и UGA ( опал) - не кодируют никакой аминокислоты и потому иногда называются бессмысленными. Роль бессмысленных триплетов в трансляции очень важна, так как в мРНК они служат сигналом терминации синтеза полипептидной цепи белка; в настоящее время их обычно называют терминаторными кодонами. Вырожденность кода распространяется не на все аминокислоты. [23]
Вырожденность имеет очевидные биологические преимущества. Так, например, благодаря вырожденности микроорганизмы с различным нукле-отидным составом ДНК могут синтезировать практически одни и те же наборы ферментов и других белков. В результате возможность максимального сохранения относительного постоянства внутриклеточного состава при изменениях внешней среды не должна приноситься в жертву генетической индивидуальности, и наоборот. Далее, небольшие случайные мутации при наличии вырожденности кода гораздо менее опасны и легче ревертируют, чем в случае невырожденного кода, особенно если вырожденность такова, что более вероятными являются мутации, приводящие к. Таким образом вырожденность кода повышает генетическую стабильность. [24]
После обработки фаговой популяции гидроксиламином последний при помощи диализа удалялся из вирусной суспензии. Предварительная модификация цитозиновых остатков в ДНК фага лямбда, вызываемая гидроксиламином ( предположительно образование 4 - 5-дигидро - 4-гидро-ксиламиноцитозина), действительно повышает радиочувствительность фаговой популяции в условиях преобладания непрямого эффекта излучения. Мы полагаем, что механизм повышения радиочувствительности сводится к нарушению специфического процесса комплементарного спаривания азотистых оснований во время репликации фаговой ДНК внутри клетки. В последних рабо т ах Брауна, Филипса с соавторами химическими методами установлено, что цитозин, предварительно обработанный гидроксиламином, спаривается не с гуанином, а с аденином. Вследствие этого во вновь образованной ДНК происходят единичные замены гуанина на аденин. До тех пор, пока эти замены не выходят за пределы связанных серий однозначных кодонов, они не сказываются на информационных свойствах ДНК фага. Однако эти единичные замены понижают эффективность механизма, исправляющего ошибки включения, за счет уменьшения резерва однозначных кодонов или, иными словами, за счет уменьшения степени вырожденности структурного кода. Мы не видим большой сложности в этом объяснении, к которому мы сознательно прибегли для освещения возможных молекулярных механизмов, лежащих в основе скрытых повреждений, связанных с тонкими сдвигами в величинах водородных сил в химически модифицированных азотистых основаниях. Как известно, сенсибилизация может обусловливаться уменьшением степени прочности первичной структуры ДНК вследствие лабилизации эфирно-фосфатных связей. [25]
Теперь ясно, что, например, для аланина имеется 4 кодовых слова. АУЦ, ГЦУ, ГЦЦ, ГЦГ ( а при некоторых условиях еще и ГЦА); каждый из этих кодонов определяет включение аланина в полипептидную цепь. Такое излишество - для одного аланина 4 или даже 5 кодонов, когда, казалось бы, достаточно и одного, - кажется нам загадочным. В клетке часто используются такие пути, которые экспериментатор, будь то химик, физик или биолог, в простоте души характеризует как окольные. А между, тем выясняется, что эти окольные пути ни в коем случае не есть следствие любви природы к усложнениям или ее неспособности найти простое решение. Окольные пути используются в силу необходимости, пусть мы и не знаем, что это за необходимость. В клетке действуют иные правила игры, чем в пробирке. Вероятно, с вырожденностью кода дело обстоит точно так же, и дальнейшие исследования еще раскроют нам ее истинное значение. [26]
Страницы: 1 2