Рабочая гипотеза - 1

Рабочая гипотеза

Теперь уместно будет изложить в общих чертах мою гипотезу. Она должна была ответить на три вопроса, оставшихся без внимания ученых:

1) каким образом происходит необходимая смена ферментов в покоящихся клетках высших организмов?

2) используется ли как-нибудь избыточность генетического кода?

3) какую роль играют минорные нуклеотиды в тРНК?

Первый вопрос нуждается в пояснении. Описанный ранее прямой путь передачи информации от гена в ДНК через информационную РНК к рибосоме был хорошо изучен у бактерий. Напомню, что ДНК бактерии относительно свободно умещается в ее клетке, не образуя многократно скрученных, тугих структур, входящих в состав хромосом высших животных. Изменение состава питательных веществ, попадающих извне в любую клетку, или изменение ее состояния в ходе развития и специализации требует быстрой смены ферментов, работающих в ее цитоплазме. У бактерий это происходит просто. Приходящий извне химический «сигнал» запускает считывание РНК-полимеразой легкодоступного нужного гена. Информационная РНК приносит копию гена к рибосоме. Немедленно начинается синтез нужного фермента, позволяющего усвоить принесенное кровью новое питательное вещество. Операция повторяется до тех пор, пока в клетке не окажется достаточное количество этого фермента. Если в силу смены питания он и соответствующая ему информационная РНК оказываются ненужными, они разрушаются другими ферментами, специально существующими для этой цели в клетке. На их место поступают другие, нужные в новых условиях информационные РНК и ферменты.

Такая же смена должна происходить в клетках высших животных, хотя бы по причине изменения потребляемой пищи. Но добираться каждый раз до глубоко спрятанного в плотной упаковке ДНК нужного гена у этих организмов слишком трудно.

Отсюда первое предположение моей гипотезы состояло в том, что в нормальных условиях существования клеток высшего организма, в длительном покое, все могущие потребоваться информационные РНК уже находятся в цитоплазме. Они синтезируются и выходят в нее из ядра во время деления клетки, когда структура ДНК расслаблена. В цитоплазме эти информационные РНК хранятся до момента их использования защищенные специальными белками от ферментов-разрушителей («чистильщиков»). Подобные структуры, названные «информосомами», были обнаружены в начале 70-х годов. Для решения задачи временной наработки большого количества какой-то одной из информационных РНК я вынужден был предположить возможность копирования информационных РНК, то есть синтеза РНК по матрице РНК. (Такой вид матричного синтеза обнаружен совсем недавно.)

Что касается второго вопроса — возможности использования избыточности генетического кода, то она может послужить клетке высшего организма для регулирования относительной скорости синтеза различных белков. На уровне «прочтения» в рибосоме последовательности нуклеотидов, доставленной информационной РНК.

Дело в том, что избыточность генетического кода оказалась далеко не равномерной. Когда я писал ранее, что для кодирования 20 аминокислот остается 61 кодон, можно было предположить, что, как правило, каждой аминокислоте соответствуют три кодона. Но это не так. Три аминокислоты «имеют» по 6 кодонов каждая. Пяти другим аминокислотам соответствует по 4 кодона. На долю остальных 12 аминокислот остается 23 кодона. И все они «разобраны», то есть кодируют аминокислоты — в большинстве случаев по два кодона на каждую.

Кстати, это обозначает и избыточность числа различных тРНК. Их должно быть как минимум столько же, сколько «активных» кодонов, то есть 61. Транспортные РНК, приносящие одну и ту же аминокислоту к разным кодонам называют «изоакцепторными тРНК» для этой аминокислоты. (Они все присоединяют к своему концу — «акцептируют» одну и ту же аминокислоту.) Прошу читателя запомнить смысл этого названия изоакцепторные тРНК. В дальнейшем мы часто будем иметь с ними дело.