Современная генетика. Том 2 - Айала Ф.
ISBN 5-03-000495-5
Скачать (прямая ссылка):
ЗА (100 2А1С 60 1А2С 12 ЗС 0,8)
А А : С = 5 :1
Аспарагин 24,2 20 20
Глутамин 23,7 20 20
Гистидин 6,5 4,0 4,0
Лизин 100 100 100
Пролин 7,2 4,0 0,8 4,8
Треонин 26,5 20 4,0 24,0
(0,8 12 60 100)
Б А : С = 1:5
Аспарагин 5,3 3,3 3,3
Глутамин 5,2 3,3 3,3
Г истидин 23,4 16,7 16,7
Лизин 1,0 0,7 0,7
Пролин 100 16,7 83,3 100
Треонин 20,8 3,3 16,7 20
По Speyer J.F. et al. (1963). Cold Spring Harbor Symp. Quant Biol., 28,
559.
Более систематическое определение структуры кодонов предпринял химик-
органик Хар Гобинд Корана. Он разработал методы химического синтеза
матриц с известной последовательностью и осуществил синтез всех 64
триплетов, которые могут входить в состав мРНК. После того как такие
молекулы были синтезированы, появилась возможность окончательно
определить значение всех "слов" генетического кода. Достижение этой цели
удалось ускорить благодаря тому, что в присутствии некоторых
тринуклеотидов происходит, как было обнаружено, специфическое связывание
определенных аминоацил-тРНК с рибосомами. Взаимодействие между
синтетическим кодоном и соответствующим антикодоном, входящим в состав
аминоацил-тРНК, осуществляется при участии рибосом и имитирует этап
антикодон-кодонового узнавания, который действительно реализуется в ходе
трансляции (см. гл. 11). Этот метод позволяет большинству кодонов, хотя и
не всем, сопоставить определенную аминокислоту, как показано в табл.
12.6.
В результате использования описанных выше методов удалось полностью
расшифровать генетический код (см. табл. 12.1); показано, что 61 из 64
возможных триплетов кодируют какую-либо аминокислоту. Правильность
соотнесения кодонов и аминокислот была подтверждена при анализе
аминокислотных замен в мутантных белках оболочки ВТМ и гемоглобинов
человека, основанном на представлении о том, что каждая точечная мутация
связана с изменением одного нуклеотида в триплете. Пример такого
сравнительного анализа для мутантных человеческих р-глобиновых цепей
приведен на рис. 12.4.
Один из важнейших выводов, который может быть сделан на основе
12. Генетический код
79
Таблица 12.6. Специфичность связывания аминоацил-тРНК рибосомами Е. coli
в присутствии различных тринуклеотидов
1)
Кодон Связывание аминоацил-тРНК с рибосомами (пикомоли)
(-) Кодон (+) Кодон ( -) Кодон ( + ) Кодон
[14С] Аргинил-тРНК I [3Н] Аргинил-тРНК II
(39,4 пикомоль) (19,3 пикомоль)
CGU 0,19 0,54 0,16 2,61
CGC 0,19 0,29 0,16 1,29
CGA 0,19 0,21 0,16 2,21
CGG 0,19 1,24 0,16 0,14
AGA 0,19 0,22 0,16 0,14
AGG 0,19 0,19 0,16 0,30
[14С] Глицил-тРНК I [14С] Глицил-тРНК II
(32,1 пикомоль) (47,1 пикомоль)
GGU 0,83 1,11 1,18 4,16
GGC 0,83 1,39 1,18 4,94
GGA 0,83 4,38 1,18 1,49
GGG 0,83 4,46 1,18 2,79
[14С] Изолейцин-тРНК II [3Н] Изолейцин-тРНК I
(7,0 пикомоль) (5,3 пикомоль)
AUU 0,18 0,96 0,05 0,32
AUC 0,18 1,20 0,05 0,43
AUA 0,18 0,16 0,05 0,05
[14С] Фенилаланил-тРНК I [14С] Фенилаланил-тРНК II
(13,4 пикомоль) (11,9 пикомоль)
UUU 0,26 0,50 0,33 0,75
UUC 0,26 0,58 0,33 0,92
[14С] Пролил-тРНК I [14С] Пролил-тРНК II
(3,2 пикомоль) (5,4 пикомоль)
CCU 0,39 0,48 0,07 0,09
ССС 0,39 0,42 0,07 0,09
ССА 0,39 0,71 0,07 0,15
CCG 0,39 0,81 0,07 0,30
1} Цифры, соответствующие положительному ответу, выделены жирным шрифтом.
Сравните наблюдаемую специфичность связывания с таблицей генетического
кода (табл. 12.1). Аминоацил-тРНК I и II представляют собой химически
отличные молекулярные формы (изоакцепторные тРНК). (По Soil О., Cherayil
J., Bock R. 1967. J. Mol. Biol., 29, 97.)
полученных результатов, заключается в том, что генетический код
практически полностью вырожден. Только две аминокислоты - метионин и
триптофан - представлены единичными кодонами. Метиониновый кодон AUG
служит также сигналом для инициации синтеза полипептид-
80
Экспрессия генетического материала
Рис. 12.4. Аминокислотные замены, обнаруженные в шести различных
мутантных р-цепях человеческого гемоглобина А, затрагивающие
аминокислотные остатки в положениях 6, 63 и 121. Показаны все кодоны,
которые могли бы отвечать нормальным и мутантным аминокислотам. Заметьте,
что в каждом случае замену аминокислоты можно объяснить заменой
единичного нуклеотида (выделен цветом) в соответствующем кодоне.
/"-Ав
Glu GAA
Lys да A Val Gt U
G С
А G
Р ~ А63 His CAU
Arg CgU Туг I'AU
С С
А G
AGA
G
ной цепи. Три некодирующих триплета-UAA, UAG, UGA, как будет ясно из
дальнейшего, выполняют функции сигналов терминации трансляции.
Особенности построения генетического кода
Если внимательно рассмотреть таблицу генетического кода (табл. 12.1), то
легко заметить некоторые особенности в построении кодонов, связанные, по
всей видимости, с таким свойством кода, как вырожден-ность. Видно, что
для большинства кодонов первые два нуклеотида с точки зрения смысловой
нагрузки имеют как бы большее значение, чем нуклеотид в третьем
положении. Можно отметить существование восьми групп или "семейств"
