Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Вместе с тем, не следует забывать, что непременными участниками процесса воспроизведения генетической информации яв-
ляются белки. Если хранение наследственной информации и отдельные этапы ее передачи в наиболее упрощенных системах могут осуществляться без белков, то воспроизведение немыслимо без помощи энзимов.
Нуклеиновые кислоты являются важнейшими регуляторами и участниками многих процессов биосинтеза. Правда, и эта их роль не столь уникальна, как хранение и перенос генетической информации — они делят эту функцию опять-таки с белками. Здесь надо подчеркнуть опасность жесткого разделения, а тем более противопоставления функций нуклеиновых кислот и белков. Даже обращаясь к современным гипотезам о начальных этапах возникновения живой материи, мы не можем пока удовлетворительно представить себе воспроизведение простейших генетических нуклеиновых кислот как таковых без участия катализаторов белковой природы, несмотря на широкие просторы для фантастических предположений, открываемые отдаленностью эпохи возникновения жизни на Земле. В известных же нам формах живой материи все процессы воспроизведения и функционирования нуклеиновых кислот неразрывно связаны с белками.
Хранение и передача генетической информации — это одна из форм биологической памяти. Предполагается также непосредственное участие нуклеиновых кислот в других видах биологической памяти — иммунологической, психической. Однако экспериментальные данные, на которых строятся эти предположения, не являются пока однозначными.
Рассматривая функции нуклеиновых кислот более детально, следует обратить внимание на разделение между разными классами этих соединений обязанности хранения и некоторых форм передачи наследственной информации. У большинства живых существ хранителями Наследственной информации служат наиболее консервативные по структуре и свойствам двуцепочечные дезоксирибонуклеиновые кислоты — ДНК. Лишь у части наиболее просто организованных живых существ — вирусов — генетическими нуклеиновыми кислотами (ГНК) являются двуцепочечные рибонуклеиновые кислоты — РНК, а также одноцепочечные ДНК и РНК. Когда происходит передача генетической информации при размножении организмов, идет синтез новой ГНК непосредственно на матрице старой. Опосредованным является лишь процесс образования новых одноцепочечных вирусных ГНК; при этом вначале образуется молекула, комплементарная исходной, которая и служит далее матрицей. Иначе говоря, наследственная информация, как правило, передается при размножении «из хранилища в хранилище» без посредников, хотя и с обязательными соучастниками — энзимами синтеза ДНК. Когда же происходит передача генетической Информации для обеспечения других процессов жиз-; недеятельности организма, не связанных непосредственно с воспро- * изведением ГНК, используются более лабильные и менее консервативные по структуре нуклеиновые кислоты. Все они являются рибонуклеиновыми. Часть из них представляет собой копии
участков ГНК, переносимые к системам синтеза белков. Таковы РНК-«послы», мессенджер-РНК (мРНК). ГНК, таким образом, не участвуют непосредственно в реализации генетической информации, ибо для этого необходима, очевидно, не свойственная им подвижность, а также возрастает опасность быстрого« изнашивания». Напротив, относительная быстрота распада мРНК необходима для нормального хода регуляции синтеза белков. Только лишь у вирусов, содержащих одноцепочечные РНК, ГНК выполняют одновременно, «по совместительству», функции мРНК. Имеются также данные, что в определенных необычных условиях одноцепочечная ДНК может служить мессенджером, участвуя в синтезе белка на рибосомах. Однако, из этих же данных следует заключение о низкой эффективности и неполноценности такого мессенджера.
Далее, помимо мРНК, существует обширное семейство так называемых транспортных РНК — тРНК, специализированных на процессе перевода на «аминокислотный язык» генетической информации, заключенной в мРНК в виде нуклеотидных последовательностей. Их функции (вместе с рядом энзимов) состоят в выборе и подготовке к включению в строящийся полипептид тех именно аминокислот, которые соответствуют очередному кодовому сочетанию нуклеотидов в мРНК.
Наконец, рибонуклеиновые кислоты принимают участие в образовании и действии рибосом — органелл, на которых происходит синтез белка. Пока наиболее изучена очень тонкая скелетная функция этого семейства РНК (рРНК), обеспечивающая точную сборку сложнейшего надмолекулярного образования, которым является рибосома.
Обзор функций РНК был бы слишком упрощенным, если бы мы вновь не остановились на регуляторной их роли. Прежде всего синтез белков теснейшим образом связан со скоростью деградации мРНК. Ряд регуляторных систем связан именно с этим процессом. Участниками многих других регуляторных влияний служат и тРНК — на стадии их синтеза, взаимодействия с аминокислотами, а также на других этапах. Известно также, что в клеточном ядре синтезируется ряд РНК, которые не служат ни мессенджерами, ни предшественниками рРНК или тРНК, и вообще не покидают пределов ядра. Есть все основания полагать, что они участвуют в регуляции синтеза мРНК.
