Генетика - Гуляев Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Вывод. Ведущая роль в биосинтезе белка принадлежит ДНК. В зависимости от расположения кодирующих триплетов вдоль ее цепи на ней синтезируется молекула информационной РНК, которая реализует эту информацию, располагая в соответствии со строением аминокислоты в синтезирующейся молекуле белка.
Таким образом, наследственная информация, все признаки и свойства организма сохраняются в молекулярной структуре ДНК, а реализуется наследственность в процессе биосинтеза белка.
Синтез ДНК на матрице РНК. Открытие огромной важности в молекулярной биологии представляет установление фактов РНК-зависимого синтеза ДНК.
В 1960 г. С. М. Гершензон в Институте молекулярной биологии и генетики АН УССР на основе своих опытов с одним из вирусных заболеваний тутового шелкопряда впервые высказал предпо-
ложение о возможности существования РНК-зависимого синтеза ДНК. Через 10 лет Говард М. Темин в Висконсинском университете (США) обнаружил в РНК-содержащих онкогенных вирусах фермент, катализирующий синтез ДНК на матрице РНК. Этот фермент, названный обратной транскриптазой, или ревертазой, в определенных условиях осуществляет обратный синтез (обратную транскрипцию). При этом матрицей служит РНК, на основе которой строится ДНК. Экспериментируя с РНК-содержащими опухолевыми вирусами Рауса (названы по имени их открывателя П. Рауса), Темин пришел к выводу, что они реплицируются в отличие от ДНК-содержащих вирусов с помощью другого механизма передачи наследственной информации. ДНК-содержащие вирусы, проникнув в клетку, присоединяют свою ДНК к клеточной ДНК, клетка перестает синтезировать свои белки и переключается на синтез вирусных белков. Как осуществляется взаимодействие РНК-содержащих вирусов с ДНК клетки, поскольку объединения молекул РНК и ДНК никто не наблюдал, оставалось неясным. Оказалось, что РНК-содержащий вирус, проникнув в клетку, с помощью фермента обратной транскриптазы создает ДНК, которая объединяется с ДНК клетки, в результате чего продолжается образование новых опухолевых клеток и репликация вирусных частиц.
Открытие фермента ревертазы и процесса обратной транскрипции— большое событие не только в генетике, но и в молекулярной биологии вообще. Прежде всего оно внесло изменение в формулировку основного постулата молекулярной генетики: ДНК—
—^РНК—^белок. Так как первый этап процесса передачи наследственной информации оказался в некоторых случаях обратимым, теперь эта формула приняла такой вид: ДНК^РНК—ИЗелок.
Открытие процесса обратной транскрипции не поколебало основного генетического постулата матричной теории наследственности, а лишь уточнило его. Оказалось, что в редких, особых случаях РНК может служить матрицей для ДНК. Но генетическая информация всегда сначала переписывается на РНК, а затем переводится (транслируется) на аминокислотную последовательность белков. С белков в нуклеиновые кислоты информация переноситься не может. Здесь природа наложила строгий запрет.
Открытие фермента обратной транскрипции оказало большое влияние на развитие вирусно-генетической теории рака, стимулировало исследования по генной инженерии, ферментативному синтезу генов, феногенетике, иммуногенезу и другим важнейшим проблемам современной биологии. Учитывая важность работы по получению фермента ревертазы и изучение широкого круга теоретических и прикладных проблем, связанных с его использованием, в АН СССР с участием 20 институтов разнообразного профиля выполнен проект «Ревертаза».
Регуляция биосинтеза белка. В соответствии с информацией, заложенной в структуре ДНК, организм в процессе роста и развития синтезирует все необходимые ему белки. Все соматические клетки любого высшего организма, как бы они ни были дифферен-
Цированы, содержат одинаковое количество ДНК одного и того же типа и, следовательно, несут одну и ту же программу синтеза белков. Однако разные виды клеток отличаются друг от друга по количеству и типу белков, равно как в одной и той же клетке в разное время синтез белков идет с неодинаковой скоростью. Следовательно, в клетке должен существовать какой-то очень совершенный механизм, обеспечивающий избирательный синтез необходимых ей белков и нужное в тот или иной момент их количество.
Сначала у микроорганизмов, а впоследствии и в клетках высших растений было обнаружено приспособительное регулирование ¦синтеза ферментов. Оказалось, что клетки синтезируют не все •белки, которые они потенциально способны производить. Чтобы в клетке начался синтез определенного фермента, в нее из окружающей среды должно проникнуть какое-то вещество, способное индуцировать этот процесс. Такое вещество называется индуктором. Очень часто им бывает естественный субстрат фермента. Например, если в среду с микробными клетками, растущими на глюкозе, добавить другой вид сахара — лактозу, то он начнет ими сбраживаться так же, как и первый. В этом случае лактоза оказалась тем специфическим субстратом-индуктором, который индуцировал образование в микробных клетках нового фермента. Самое интересное в этом опыте то, что новый фермент образовался в клетке только тогда, когда он ей потребовался.
