Современная генетика. Том 2 - Айала Ф.
ISBN 5-03-000495-5
Скачать (прямая ссылка):
полиуридиловую кислоту (poly U), рассчитывая, что она не будет проявлять
существенной матричной активности. К своему большому удивлению, они
обнаружили, что poly U достаточно эффективно направляет синтез
полифенилаланина. Более того, полифенилаланин оказался единственным
полипептидом, синтезируемым в присутствии poly U. Из этих наблюдений
непосредственно вытекало, что триплет UUU служит кодоном для
фенилаланина. Вскоре аналогичным образом было установлено, что poly С
направляет синтез поли-пролина, а poly А-синтез полилизина, то есть ССС
является проли-новым кодоном, а ААА кодирует лизин. К счастью,
использованная в этих экспериментах бесклеточная система содержала
повышенную концентрацию ионов магния, при которой (как выяснилось в
дальнейшем) инициация синтеза полипептидной цепи происходит и в
отсутствие инициаторного кодона AUG (см. гл. 11). Только поэтому
вышеупомянутые синтетические матрицы и удавалось использовать в качестве
субстратов для аномальной инициации трансляции. Так, отчасти благодаря
счастливой случайности, были сделаны первые шаги на пути к полной
расшифровке генетического кода.
Далее последовала серия экспериментов по изучению кодирующих свойств в
бесклеточной системе статистических РНК-сополимеров. Такие сополимеры
можно синтезировать in vitro с помощью фермента по-линуклеотид-
фосфорилазы, используя в качестве субстратов 5'-рибону-клеозиддифосфаты.
Для работы этого фермента не требуется ни затравки, ни матрицы,-
полимеризация идет случайно за счет присоединения нуклеотидов к З'-концу
растущей цепи в соответствии с относительным содержанием различных 5'-
рибонуклеозиддифосфатов в реакционной смеси. Так, если в реакционной
смеси содержится ADP и CDP в соотношении 5:1, то образующийся сополимер
также будет состоять из А и С в соотношении 5:1. Распределение оснований
каждого типа
12. Генетический код
77
Таблица 12.4. Частоты встречаемости различных кодонов в случайном
сополимере состава А : С = 5 :1
Состав кодона Рассчитанная частота Нормализованная
относительная частота
ЗА /5\3 _ 125 \6/ 216 100
2А1С (S'' \6/ \2(Л 1 75 - х 3 = ' \6/ 216 60
1А2С /У \6; ч 15 Кб) Х 216 12
зс (1У-- V 6/ 216 0,8
в цепи будет случайным, т. е. отвечающим только его относительному
содержанию в смеси. Частота возникновения кодонов различного состава в
случайном сополимере с соотношением А : С = 5 :1 может быть рассчитана
(табл. 12.4). Расчет показывает, что на каждые 100 кодонов ААА в
сополимере должны присутствовать 60 кодонов типа 2А1С (ААС, АСА и САА) и
так далее. Ввиду полярности РНК-молекул (5'-3') кодоны ААС и САА
неидентичны. По установившейся традиции, при записи последовательности
5'-конец помещается слева, З'-конец-справа, поэтому приведенные выше
последовательности кодонов следует понимать как сокращенные варианты
записи последовательностей типа 5'-рА рАрС0Н-3' и т.п.
Относительные величины, отражающие включение отдельных аминокислот в
состав полипептидов, синтезируемых в присутствии (А : С = = 5 :1)-
сополимера, приведены в табл. 12.5, А. Наблюдается включение шести
различных аминокислот. Наиболее часто включающуюся в полипептиды
аминокислоту-лизин, как мы знаем, кодирует триплет ААА, а наименее часто
встречающуюся -пролин- триплет ССС. Основываясь на расчетных данных
таблицы 12.4, можно установить соответствие между определенными
аминокислотами и триплетами определенного состава. Результаты
аналогичного эксперимента, основанного на использовании сополимера,
содержащего А и С в соотношении 1 :5, показаны в табл. 12.5, Б. Подобные
эксперименты позволяют установить состав кодонов, соответствующих данной
аминокислоте, однако не дают никакой информации о последовательности
оснований в этих кодонах.
Одним из подходов к установлению последовательности в кодонах является
использование синтетических мРНК с известной последовательностью.
Например, панкреатическая рибонуклеаза (эндонуклеаза, специфичная к
пиримидиновым нуклеотидам) может расщеплять сополимер с составом А : С =
25 :1 только по З'-концу остатка С с образованием молекул мРНК, имеющих
общую структуру, близкую к А25С. Такая матрица направляет синтез
олиголизина, содержащего на С-конце остаток аспарагина. Это
свидетельствует о том, что кодон ААС соответствует аспарагину, а также
доказывает, что трансляция матрицы протекает в направлении 5' -" 3',
поскольку при считывании в противоположном направлении происходил бы
синтез олиголизина с N-koh-цевым глутамином (САА).
78
Экспрессия генетического материала
Таблица 12.5. Соотнесение кодонов определенного состава и соответствующих
им аминокислот на основе сопоставления относительных величин, отражающих
включение аминокислот в состав полипептидов, синтезируемых по случайному
AC-сополимеру в качестве матрицы
Аминокислота Относительное включение аминокислоты Оптимизированное
соотнесение триплетов (рассчитанные частоты встречаемости)
Сумма частот встречаемости триплетов для каждой амино-
