Молекулярные механизмы генетических процессов. Избранные лекции по курсу "Генетика с основами селекции". Буторина А.К - 31 стр.

                                  31
              1.3.2.3. Кодирование генетической информации
      Вопрос о том, как именно закодирована генетическая информация в
структуре молекулы ДНК, был решен вскоре после открытия Уотсоном и
Криком пространственной структуры ДНК. Был установлен генетический
код, т.е. единая система записи генетической информации в молекулах
нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов, определяю-
щая последовательность расположения аминокислот в молекуле белка. Ге-
нетический алфавит состоит всего из четырех нуклеотидов, отличающихся
лишь по азотистому основанию (A, G, C, T). Только одна из двух нитей
ДНК кодирует аминокислоты, поэтому код – это последовательность нук-
леотидов, а не пар нуклеотидов.
      Какова же должна быть природа кода, позволяющая кодировать все
20 аминокислот, входящих в состав белка? В 1954 г. математик Г.А. Гамов
рассчитал возможное количество сочетаний четырех различных нуклеоти-
дов. При их комбинации по 2 (42=16) возможно 16 сочетаний, по 3 (43=64),
по 4 (44=256). Для кодирования 20 аминокислот сочетание нуклеотидов по
3 оказалось наиболее приемлемым. В 1961 г. Ф. Крик с сотрудниками по-
лучили экспериментальное доказательство триплетности генетического
кода. Они изучали прямые и обратные мутации rII фага T4, полученные с
помощью профлавина. Профлавин вызывал вставки или потери отдельных
нуклеотидов в молекуле ДНК. Было показано, что при вставке или потере
одного или двух нуклеотидов считывание генетического кода нарушается,
в то время как трех – нет.
      Какие именно триплеты кодируют те или иные аминокислоты, было
установлено после опытов М. Ниренберга и Г. Маттеа (1961), прочитав-
ших первую букву генетического кода. Они помещали искусственно син-
тезированную мРНК, в состав которой входил только урацил (полиуриди-
ловую кислоту), в бесклеточную систему, полученную из E. coli и вклю-
чающую рибосомы, полный набор аминокислот и ферменты, необходимые
для синтеза белка. В такой системе был синтезирован, однако, белок,
включающий в свой состав только аминокислоту фенилаланин, несмотря
на присутствие их полного набора в среде. Таким образом, было установ-
лено, что включение в полипептидную цепь аминокислоты фенилаланина
кодирует триплет UUU.
      К 1965 г. Х. Корана, П. Ледер и М. Ниренберг составили полный ко-
довый словарь, расшифровав последовательности всех 64 кодонов. Оказа-
лось, что не все из них способны кодировать аминокислоты, а лишь 61, на-
званные осмысленными кодонами, в то время как три кодона: UAA, UAG,
UGA за неспособность кодировать аминокислоты были названы нонсенс-
кодонами или бессмысленными. Однако позднее была установлена их ис-
ключительно большая роль в считывании генетической информации в ка-
честве стоп-сигналов, прерывающих считывание информации с молекулы
ДНК. Таким образом, с их помощью гены функционально отделяются друг
от друга. Они получили даже собственные имена: UAA - охра, UAG- ам-
бер, UGA – опал. В результате этих исследований Криком в конце 60-х гг.