Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Расщепление
Тетраэдрический при межуточным продукт
Рис, 2-15. Участие определенных аминокислотных остатков трипсина в каталитическом расщеплении пептидной связи (В. Stroud, Scientific American, июль 1974).
Механизм каталитического действия трипсина способствует формированию промежуточных состояний реакции н облегчает переход от одного промежуточного состояния к другому, что в конечном итоге приводит к ускорению гидролиза пептидной связи. Сначала фер-
мент v субстрат должны сблизиться (1) и образовать правильно ориентированный комплекс (2). Затем атом кислорода серпка 195 ковалентно связывается с углеродом субстрата и в результате образуется тетраэдрический промежуточный комплекс (5); протон серипа 195 переносится па азот субстрата. При переносе протона пептидная связь расщепляется и освобождается первый продукт (4). Оставшийся комплекс называется ацилфермеитом; при его
В последующие несколько лет исследования Чаргяффа показали, что относительное содержание четырех оснований не является случайным. Количество адентша в препаратах ДНК всегда было равно количеству тимина, а количество гуанина — количеству цитозина. Однако фундаментальное значение этих взаимоотношений не могло быть надлежащим образом оценено до тех пор, пока исследователи не обратились к изучению трехмерной структуры ДНК.
ДВОЙНАЯ СПИРАЛЬ
Одновременно с первыми немногочисленным!! работами по реитгено-структуриому анализу белков были предприняты еще более робкие попытки за пяться расшифровкой рентгенограмм ДНК. Первые рентгенограммы ДНК на препаратах, приготовленных Хаммарстепом и Иасперсонпм, получил еще в 1938 г. английский ученый Астбюри, но лишь в послевоенные годы (1050—1952) Уилкинс и Франклин, работавшие в Королевском колледже в Лондоне, добились получения высококачественных рентгене*
Т cipaлирический промеж yi очный иролукг
расщепления в ходе реакции, являющихся симметричными по отношению к реакциям первой половицы каталитического процесса, происходит регенерации свободного фермента. В реакцию вступает молекула йоды (5), ес гидроксил ытая группа присоединяется к остатку молекулы субстрата, что приводит к образованию еще одного тетраэдрического промежуточного комплекса (6). Ион водорода молекулы поды переносится на серии 195,
при этом ковалентная связь между ферментом if субстратом расщепляется (7). В результате образуется второй продукт реакции (8)\ его удаление ускоряется благодаря отталкиванию между отрицательно заряженными карбоксильными группами продукта и аспарагиновой кислоты 102. Гистидин 57 и аспарагиновая кислота 102 принимают участие в переносах протона.
грамм ДИК, Одпако в то время еще ле была полностью выяснена природа химических связей между нуклеотидами, из которых построена молекула ДИК. Выяснить ее удалось в 1952 г. группе химиков-органиков, работавших в Кембридже (Англия) в лаборатории Александра Тодда.
Интерес к а-сииралям Полинга породил в 1951 г. изящную теорию, позволявшую предсказывать вид рентгенограмм для различных спиральных структур. Эта теория давала возможность легко проверить методом проб и ошибок различные гипотезы относительно структуры ДНК. В 1953 г. Крик и Уотсон, работавшие тогда в лаборатории Перутна и Кендрью в Англии, нашли правильное решение, установив, что молекула ДНК имеет форму двойной спирали и состоит из двух комплементарных цепей (подробнее об этом см. в гл. 9). Чтобы прийти к атому правильному решению. потребовалось найти такую конфигурацию, которая была бы стереохимически наиболее выгодной и в то же время не противоречила бы данным реитгеноструктуриого анализа (полученным группой Уилкинса).
Обнаружение двуспиральной структуры ДНК' произвело подлинную революцию в генетике. Ген перестал быть чем-то таинственным. Свойства его можно было теперь изучать уже не только в экспериментах по скре-
[I родукт2
щивапию. Он стал вполне реальным «молекулярным» объектом, и химики получили возможность судить о нем уверепно, как они это делали в отношении молекул меньших размеров, таких, как пируват или НАД. Особо важную роль сыграло при этом даже не то, что структура была наконец установлена, а то, что эта структура оказалась именно такой. Пока природа се оставалась неизвестной, существовало смутное опасение, что ее раскрытие пе принесет пичого неожиданного, ничего такого, что позволило бы понять, как гены реплицируются и функционируют. К счастью, искомый ответ оказался чрезвычайно интересным. Выяснилось, что ДНК построепа из двух спирально закрученных комплементарных полянуклео-тидных цепей. Ото позволяло предположить, что одна из двух цепей служит той поверхностью (той матрицей), па которой образуется другая. Если бы такое положение подтвердилось (теперь мы улсе знаем, что оно подтвердилось!), то фундаментальную проблему репликации гена, которая столько лет оставалась загадкой для генетиков, можно было бы считать решенной.
В течение последующих 22 лет проводились различные эксперименты с целью установить, как именно ДНК контролирует события в клетке на молекулярном уровне. Эти исследования привели к ряду непредвиденных открытий, касающихся функций генетического материала. Поскольку речь впервые идет о событиях исключительно на молекулярном уровне, всю эту область исследований естественно назвать молекулярной генетикой.
