Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
удастся получить таким путем ценные сведения.
А. Это хороший пример того, как биохимические и биогенетические
исследования могут вестись параллельно.
Б. Но на этом примере мы сталкиваемся со следующим затруднением: в
современных реакциях биосинтеза каждая промежуточная стадия
катализируется ферментами, участие которых в примитивных реакциях было
невозможно. Так возникает еще одна проблема, а именно, каким образом
ферменты были вовлечены во все эти последовательности реакций?
А. Когда мы более глубоко поймем механизмы действия ферментов вообще, мы,
несомненно, сможем точнее представить себе, как возникли примитивные
каталитические, а следовательно, и метаболические системы. Вполне
вероятно, что примитивные метаболические системы развились за счет
относительно простых механизмов, без участия сложного аппарата,
существующего в современных клетках. Далее, возможно, что наиболее
примитивные ферменты не были уникальными полимерами. По-видимому,
многочисленные сходные пептиды могли выполнять каталитические функции,
основанные на гораздо более простых принципах, нежели это характерно для
каталитической активности современных, высокоспецифичных в структурном и
функциональном отношении ферментов.
Б. Как известно, у разных животных ферменты, катализирующие одну и ту же
реакцию, могут сильно различаться по своей аминокислотной
последовательности. Кстати, на этом основании выводятся эволюционные
схемы [9]. Так что Ваша точка зрения вполне обоснована данными
сравнительной биохимии и не вызывает удивления. Возможно ли также, что
возникали примитивные системы, не содержавшие ДНК или РНК? Если бы это
было так, то упорядоченные полипептиды могли бы действовать как матрицы,
обусловливающие упорядоченную полимеризацию нуклеотидов, в
противоположность тому, что происходит в современных клетках. Обращение
направления передачи информации могло произойти на каком-то более позднем
этане эволюции.
А. Как мы уже видели, образование упорядоченной последовательности в
полимерах аминокислот может происходить абиотическим путем, при помощи
механизмов, которые не требуюч участия нуклеиновых кислот. Было показано
также, что на образование полипептидов могут оказывать влияние
предобразован-ные полимеры аминокислот и, что самое интересное, вещества,
которые служат нормальными субстратами современных ферментов.
ВЫВОДЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ
327Г
Б. В связи с этой мыслью можно привести и другой факт.. Недавно был
обнаружен и охарактеризован организм, вызывающий у овец заболевание,
известное под названем скрейпи. Этот организм совершенно лишен
нуклеиновых кислот [101. Это единственная обнаруженная до сих нор в
природе система, в которой биологические функции осуществляются в
отсутствие собственного набора нуклеиновых кислот и нуклеотидполимераз. -
А. Кроме того, в модельных экспериментах аминокислоты образуются со
значительно большим выходом, чем, например, пурины. Вам известно также,
как трудно синтезировать природные динуклеотиды и как относительно легко
в абиотических условиях связываются между собой аминокислоты. Несомненно,
возникшая впоследствии система, базирующаяся на нуклеиновых кислотах,
обусловила большую эффективность репликации, но можно полагать, что самые
примитивные события биогенеза развертывались при участии системы,
базирующейся на белках.
В гл. V и VI мы рассматривали факты, свидетельствующие о том, что
специфические свойства и функции любого белка определяются не только
относительным числом и последовательностью аминокислотных остатков, но
также трехмерной структурой белка в целом. Кроме того, в настоящее время
известно, что сама третичная структура есть функция первичной структуры,
т. е. последовательности аминокислот, и упаковка белковых цепей не
определяется непосредственно генетическими факторами. Далее, даже если
первичная ассоциация нуклеотидов была небеспорядочпой, все же, но-
видимому, нет оснований считать, что полипептиды, синтезировавшиеся под
контролем абиогенных полинуклеотидов, непременно должны были обладать
биологически значимыми функциями. С другой стороны, ясно, что как
окружающая среда, так и сами взаимодействующие элементы в силу присущих
им свойств могут накладывать ограничения на процесс синтеза полипептидов
(за счет взаимодействий между объединяющимися мономерами и за счет
пространственных взаимодействий со средой). Если предполагаемая модель
биогенеза, базирующаяся на белках, верна, то у нас имеется готовое
объяснение для механизма появления полинуклеотидов, содержащих
информацию, которая имеет отношение только к биологически «выгодным»
полипептидам. В противном случае, вероятнее всего, появлялись бы
многочисленные «бессмысленные» полипептиды и перед нами встала бы
проблема малоэффективной системы проб и ошибок. Итак, образовавшиеся при
добиологическом синтезе полипептидов последовательности могли быть
результатом прямого взаимодействия мономеров и взаимодействия между
окружающей средой и полимерсинтезирующей системой. Если была
