что такое бессмысленный кодон
бессмысленный кодон
Смотреть что такое «бессмысленный кодон» в других словарях:
бессмысленный кодон — Последовательность нуклеотидов, терминирующая трансляцию [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN nonsense codon … Справочник технического переводчика
бессмысленный кодон — beprasmiškasis kodonas statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Kodonas, kuris nekoduoja jokios aminorūgšties. atitikmenys: angl. nonsense codon rus. бессмысленный кодон … Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas
Кодон бессмысленный нонсенс-к — Кодон бессмысленный, нонсенс к. * кадон бяссэнсавы, нонсенс к. * nonsence codon 1. Любой из 3 триплетов (UAGамбер, UAA охра, UGA опал), вызывающих терминацию (остановку) синтеза белка (син. Стоп кодон). В последнее время ряд авторов рекомендуют… … Генетика. Энциклопедический словарь
Кодон триплет кодирующий т — Кодон, триплет, кодирующий т. * кадон, трыплет, кадзіруючы т. * codon or triplet or coding t. последовательность из 3 соседних нуклеотидов в ДНК или РНК, кодирующая определенную аминокислоту либо начало и конец трансляции (см.), т. е. это… … Генетика. Энциклопедический словарь
кодон бессмысленный — см. Нонсенс кодон … Большой медицинский словарь
нонсенс-кодон — бессмысленный кодон Кодон, не кодирующий аминокислоту, терминатор трансляции; в последнее время ряд авт. рекомендуют избегать использование термина «бессмысленный кодон», т.к. в действительности Н. к. выполняет конкретную функцию… … Справочник технического переводчика
нонсенс-кодон — нонсенс кодон. См. бессмысленный кодон. (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Изд во ВНИРО, 1995 г.) … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
стоп-кодон — terminating codon терминирующий кодон, стоп кодон. Kодон, определяющий окончание (терминацию) синтеза полипептидной цепи УАА, УАГ, УГА; Т.к. бессмысленный (нонсенс ) кодон; кроме того, терминирующими кодонами могут быть (в порядке исключения)… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
нонсенс-кодон — (англ. nonsense бессмыслица; син. кодон бессмысленный) группа азотистых оснований в молекуле ДНК или РНК, кодирующая начало и конец синтезируемой полипептидной цепи … Большой медицинский словарь
СУПРЕССИЯ — (от лат. suppressio давление, подавление), полное или частичное подавление первой (прямой) мутации второй (супрессорной) мутацией, возникшей в том же геноме. Супрессорной мутацией наз. частичное или полное восстановление признака, изменённого в… … Биологический энциклопедический словарь
Нонсенс-кодон
Смотреть что такое «Нонсенс-кодон» в других словарях:
нонсенс-кодон — бессмысленный кодон Кодон, не кодирующий аминокислоту, терминатор трансляции; в последнее время ряд авт. рекомендуют избегать использование термина «бессмысленный кодон», т.к. в действительности Н. к. выполняет конкретную функцию… … Справочник технического переводчика
нонсенс-кодон — нонсенс кодон. См. бессмысленный кодон. (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Изд во ВНИРО, 1995 г.) … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
нонсенс-кодон — нонсенс кодон, нонсенс кодона … Орфографический словарь-справочник
нонсенс-кодон — сущ., кол во синонимов: 1 • кодон (2) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
нонсенс-кодон — (англ. nonsense бессмыслица; син. кодон бессмысленный) группа азотистых оснований в молекуле ДНК или РНК, кодирующая начало и конец синтезируемой полипептидной цепи … Большой медицинский словарь
кодон — триплет Словарь русских синонимов. кодон сущ., кол во синонимов: 2 • нонсенс кодон (1) • … Словарь синонимов
нонсенс-супрессор — Мутантый ген тРНК, кодирующий молекулу с измененным антикодоном, в результате чего мутантная тРНК начинает узнавать нонсенс кодон, что предотвращает терминацию трансляции мРНК. [Арефьев В.А., Лисовенко Л.А. Англо русский толковый словарь… … Справочник технического переводчика
кодон бессмысленный — см. Нонсенс кодон … Большой медицинский словарь
Кодон бессмысленный нонсенс-к — Кодон бессмысленный, нонсенс к. * кадон бяссэнсавы, нонсенс к. * nonsence codon 1. Любой из 3 триплетов (UAGамбер, UAA охра, UGA опал), вызывающих терминацию (остановку) синтеза белка (син. Стоп кодон). В последнее время ряд авторов рекомендуют… … Генетика. Энциклопедический словарь
Нонсенс-мутация бессмысленная м — Нонсенс мутация, бессмысленная м. * нонсенс мутацыя, бяссэнсавая м. * nonsense mutation точковая мутация в кодирующей последовательности, превращающая смысловой кодон в бессмысленный, или стоп кодон (и, соответственно, к преждевременной остановке … Генетика. Энциклопедический словарь
нонсенс-кодон
Смотреть что такое «нонсенс-кодон» в других словарях:
нонсенс-кодон — бессмысленный кодон Кодон, не кодирующий аминокислоту, терминатор трансляции; в последнее время ряд авт. рекомендуют избегать использование термина «бессмысленный кодон», т.к. в действительности Н. к. выполняет конкретную функцию… … Справочник технического переводчика
нонсенс-кодон — нонсенс кодон. См. бессмысленный кодон. (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Изд во ВНИРО, 1995 г.) … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
нонсенс-кодон — нонсенс кодон, нонсенс кодона … Орфографический словарь-справочник
нонсенс-кодон — сущ., кол во синонимов: 1 • кодон (2) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
кодон — триплет Словарь русских синонимов. кодон сущ., кол во синонимов: 2 • нонсенс кодон (1) • … Словарь синонимов
нонсенс-супрессор — Мутантый ген тРНК, кодирующий молекулу с измененным антикодоном, в результате чего мутантная тРНК начинает узнавать нонсенс кодон, что предотвращает терминацию трансляции мРНК. [Арефьев В.А., Лисовенко Л.А. Англо русский толковый словарь… … Справочник технического переводчика
кодон бессмысленный — см. Нонсенс кодон … Большой медицинский словарь
Кодон бессмысленный нонсенс-к — Кодон бессмысленный, нонсенс к. * кадон бяссэнсавы, нонсенс к. * nonsence codon 1. Любой из 3 триплетов (UAGамбер, UAA охра, UGA опал), вызывающих терминацию (остановку) синтеза белка (син. Стоп кодон). В последнее время ряд авторов рекомендуют… … Генетика. Энциклопедический словарь
Нонсенс-мутация бессмысленная м — Нонсенс мутация, бессмысленная м. * нонсенс мутацыя, бяссэнсавая м. * nonsense mutation точковая мутация в кодирующей последовательности, превращающая смысловой кодон в бессмысленный, или стоп кодон (и, соответственно, к преждевременной остановке … Генетика. Энциклопедический словарь
Генетический код клетки
Ранее мы подчёркивали, что нуклеотиды имеют важную для формирования жизни на Земле особенность ― при наличии в растворе одной полинуклеотидной цепочки спонтанно происходит процесс образования второй (параллельной) цепочки на основании комплементарного соединения родственных нуклеотидов. Одинаковое число нуклеотидов, в обоих цепочках и их химическое родство, является непременным условием для осуществления такого рода реакций.
Однако при синтезе белка, когда информация с иРНК реализуется в структуру белка никакой речи о соблюдении принципа комплементарности идти не может. Это связано с тем, что в иРНК, и в синтезированном белке различно не только число мономеров, но и, что особенно важно, отсутствует структурное сходство между ними (с одной стороны нуклеотиды, с другой аминокислоты). Понятно, что в этом случае возникает необходимость создания нового принципа точного перевода информации с полинуклеотида в структуру полипептида. В эволюции такой принцип был создан и в его основу был заложен генетический код.
Генетический код ― это система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот, основанная на определённом чередовании последовательностей нуклеотидов в ДНК или РНК, образующих кодоны, соответствующие аминокислотам в белке.
Свойства генетического кода
Генетический код имеет несколько свойств:
Следует отметить, что некоторые авторы предлагают ещё и другие свойства кода, связанные с химическими особенностями входящих в код нуклеотидов или с частотой встречаемости отдельных аминокислот в белках организма и т.д. Однако эти свойство вытекают из вышеперечисленных, поэтому там мы их и рассмотрим.
Триплетность
Генетический код, как и многое сложно организованные система имеет наименьшую структурную и наименьшую функциональную единицу. Триплет ― наименьшая структурная единица генетического кода. Состоит она из трёх нуклеотидов. Кодон ― наименьшая функциональная единица генетического кода. Как правило, кодонами называют триплеты иРНК. В генетическом коде кодон выполняет несколько функций. Во-первых, главная его функция заключается в том, что он кодирует одну аминокислоту. Во-вторых, кодон может не кодировать аминокислоту, но, в этом случае, он выполняет другую функцию (см. далее). Как видно из определения, триплет ― это понятие, которое характеризует элементарную структурную единицу генетического кода (три нуклеотидов). Кодон ― характеризует элементарную смысловую единицу генома ― три нуклеотида определяют присоединение к полипептидной цепочки одной аминокислоты.
Элементарную структурную единицу вначале расшифровали теоретически, а затем её существование подтвердили экспериментально. И действительно, 20 аминокислот невозможно закодировать одним или двумя нуклеотидом т.к. последних всего 4. Три нуклеотида из четырёх дают 43 = 64 варианта, что с избытком перекрывает число имеющихся у живых организмах аминокислот (см.табл. 1).
Представленные в таблице 64 сочетания нуклеотидов имеют две особенности. Во-первых, из 64 вариантов триплетов только 61 являются кодонами и кодируют какую-либо аминокислоту, их называют смысловые кодоны. Три триплета не кодируют.
Таблица 1.
Как пользоваться этой таблицей, смотрите в этом видео:
Стоп-кодоны
Кодоны информационной РНК и соответствующие им аминокислоты являются стоп-сигналами, обозначающие конец трансляции. Таких триплетов три ― УАА, УАГ, УГА, их ещё называют «бессмысленные» (нонсенс кодоны). В результате мутации, которая связана с заменой в триплете одного нуклеотида на другой, из смыслового кодона может возникнуть бессмысленный кодон. Такой тип мутации называют нонсенс-мутация. Если такой стоп-сигнал сформировался внутри гена (в его информационной части), то при синтезе белка в этом месте процесс будет постоянно прерываться ― синтезироваться будет только первая (до стоп-сигнала) часть белка. У человека с такой патологией будет ощущаться нехватка белка и возникнут симптомы, связанные с этой нехваткой. Например, такого рода мутация выявлена в гене, кодирующем бета-цепь гемоглобина. Синтезируется укороченная неактивная цепь гемоглобина, которая быстро разрушается. В результате формируется молекула гемоглобина, лишённая бета-цепи. Понятно, что такая молекула вряд ли будет полноценно выполнять свои обязанности. Возникает тяжёлое заболевания, развивающееся по типу гемолитической анемии (бета-ноль талассемия, от греческого слова «Таласа» ― Средиземное море, где эта болезнь впервые обнаружена).
Механизм действия стоп-кодонов отличается от механизма действия смысловых кодонов. Это следует из того, что для всех кодоны, кодирующие аминокислоты, найдены соответствующие тРНК. Для нонсенс-кодонов тРНК не найдены. Следовательно, в процессе остановки синтеза белка тРНК не принимает участие.
Кодон АУГ (у бактерий иногда ГУГ) не только кодируют аминокислоту метионин и валин, но и является инициатором трансляции.
Неканонические значения кодонов
По крайней мере у 16 типов организмов генетический код отличается от канонического. Например многие виды зелёных водорослей Acetabularia транслируют стандартные стоп-кодоны UAG и UAA в аминокислоту глицин, а гриб Candida интерпретирует РНК-кодон CUG не как лейцин, а как серин. А у митохондрий пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) четыре из шести кодонов, обычно транслирующихся в лейцин, кодируют треонин.
Существование таких вариаций свидетельствует о возможной эволюции генетического кода.
Представители всех трёх доменов живых организмов иногда прочитывают стандартный стоп-кодон UGA как 21-ю аминокислоту селеноцистеин, не относящуюся к 20 стандартным. Селеноцистеин образуется при химической модификации серина на стадии, когда последний ещё не отсоединился от тРНК в составе рибосомы.
Аналогично у представителей двух доменов (архебактерий и бактерий) стоп-кодон UAG прочитывается как 22-я аминокислота пирролизин.
Вырожденность, или избыточность
61 из 64 триплетов кодируют 20 аминокислот. Такое трёхразовое превышение числа триплетов над количеством аминокислот позволяет предположить, что в переносе информации могут быть использованы два варианта кодирования. Во-первых, не все 64 кодона могут быть задействованы в кодировании 20 аминокислот, а только 20 и, во-вторых, аминокислоты могут кодироваться несколькими кодонами. Исследования показали, что природа использовала последний вариант.
Код, при котором одна аминокислота кодируется несколькими триплетами, называется вырожденным или избыточным. Почти каждой аминокислоте соответствует несколько кодонов. Так, аминокислота лейцин может кодироваться шестью триплетами — УУА, УУГ, ЦУУ, ЦУЦ, ЦУА, ЦУГ. Валин кодируется четырьмя триплетами, фенилаланин — двумя и только триптофан и метионин кодируются одним кодоном. Свойство, которое связано с записью одной и той же информации разными символами носит название вырожденность.
Число кодонов, предназначенных для одной аминокислоты, хорошо коррелируется с частотой встречаемости аминокислоты в белках. И это, скорее всего, не случайно. Чем больше частота встречаемости аминокислоты в белке, тем чаще представлен кодон этой аминокислоты в геноме, тем выше вероятность его повреждения мутагенными факторами. Поэтому понятно, что мутированный кодон имеет больше шансов кодировать туже аминокислоту при высокой его вырожденности. С этих позиций вырожденность генетического кода является механизмом защищающим геном человека от повреждений.
Необходимо отметить, что термин вырожденность используется в молекулярной генетике и в другом смысле. Так основная часть информации в кодоне приходится на первые два нуклеотида, основание в третьем положении кодона оказывается малосущественным. Этот феномен называют «вырожденностью третьего основания». Последняя особенность сводит до минимума эффект мутаций. Например, известно, что основной функцией эритроцитов крови является перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким. Осуществляет эту функцию дыхательный пигмент — гемоглобин, который заполняет всю цитоплазму эритроцита. Состоит он из белковой части ― глобина, который кодируется соответствующим геном. Кроме белка в молекулу гемоглобина входит ген, содержащий железо. Мутации в глобиновых генах приводят к появлению различных вариантов гемоглобинов. Чаще всего мутации связаны с заменой одного нуклеотида на другой и появлением в гене нового кодона, который может кодировать новую аминокислоту в полипептидной цепи гемоглобина. В триплете, в результате мутации может быть заменён любой нуклеотид ― первый, второй или третий.
Мутации в гемоглобине
Известно несколько сотен мутаций, затрагивающих целостность генов глобина. Около 400 из них связаны с заменой единичных нуклеотидов в гене и соответствующей аминокислотной заменой в полипептиде. Из них только 100 замен приводят к нестабильности гемоглобина и различного рода заболеваниям от легких до очень тяжелых. 300 (примерно 64%) мутаций-замен не влияют на функцию гемоглобина и не приводят к патологии. Одной из причин этого является упомянутая выше «вырожденность третьего основания», когда замена третьего нуклеотида в триплете, кодирующем серин, лейцин, пролин, аргинин и некоторые другие аминокислоты приводит к появлению кодона-синонима, кодирующего ту же аминокислоту. Фенотипически такая мутация не проявится. В отличие от этого любая замена первого или второго нуклеотида в триплете в 100 % случаях приводит к появлению нового варианта гемоглобина. Но и в этом случае тяжёлых фенотипических нарушений может и не быть. Причиной этому является замена аминокислоты в гемоглобине на другую сходную с первой по физико-химическим свойствам. Например, если аминокислота, обладающая гидрофильными свойствами, заменена на другую аминокислоту, но с такими же свойствами.
Гемоглобин состоит из железопорфириновой группы гема (к ней и присоединяются молекулы кислорода и углекислоты) и белка — глобина. Гемоглобин взрослого человека (НвА) содержит две идентичные a-цепи и две b-цепи. Замена в гене, кодирующем b-цепь гемоглобина первого или второго нуклеотида практически всегда приводит к появлению в белка новых аминокислот, нарушению функций гемоглобина и тяжёлым последствия для больного. Например, замена “Ц” в одном из триплетов ЦАУ (гистидин) на “У” — приведет к появлению нового триплета УАУ, кодирующего другую аминокислоту — тирозин. Фенотипически это проявится в тяжёлом заболевании.
Гистидин, тирозин
Аналогичная замена в 63 положении b-цепи полипептида гистидина на тирозин приведет к дестабилизации гемоглобина. Развивается заболевание метгемоглобинемия. Замена, в результате мутации, глутаминовой кислоты на валин в 6-м положении b-цепи является причиной тяжелейшего заболевания — серповидно-клеточной анемии. Не будем продолжать печальный список.
Глутаминовая кислота и лизин
Отметим только, что при замене первых двух нуклеотидов может появится аминокислота по физико-химическим свойствам похожая на прежнюю. Так, замена 2-го нуклеотида в одном из триплетов, кодирующего глутаминовую кислоту (ГАА) в b-цепи на “У” приводит к появлению нового триплета (ГУА), кодирующего валин, а замена первого нуклеотида на “А” формирует триплет ААА, кодирующий аминокислоту лизин. Глутаминовая кислота и лизин сходны по физико-химическим свойствам — они обе гидрофильны. Валин — гидрофобная аминокислота. Поэтому, замена гидрофильной глутаминовой кислоты на гидрофобный валин, значительно меняет свойства гемоглобина, что, в конечном итоге, приводит к развитию серповидноклеточной анемии, замена же гидрофильной глутаминовой кислоты на гидрофильный лизин в меньшей степени меняет функцию гемоглобина — у больных возникает легкая форма малокровия.
Урацил и цитозин
В результате замены третьего основания новый триплет может кодировать туже аминокислоты, что и прежней. Например, если в триплете ЦАУ урацил был заменён на цитозин и возник триплет ЦАЦ, то практически никаких фенотипических изменений у человека выявлено не будет. Это понятно, т.к. оба триплета кодируют одну и туже аминокислоту ― гистидин.
В заключении уместно подчеркнуть, что вырожденность генетического кода и вырожденность третьего основания с общебиологических позиция являются защитными механизмами, которые заложены в эволюции в уникальной структуре ДНК и РНК.
Однозначность
Каждый триплет (кроме бессмысленных) кодирует только одну аминокислоту. Таким образом, в направлении кодон ― аминокислота генетический код однозначен, в направлении аминокислота ― кодон ― неоднозначен (вырожденный).
И в этом случае необходимость однозначности в генетическом коде очевидна. При другом варианте при трансляции одного и того же кодона в белковую цепочку встраивались бы разные аминокислоты и в итоге формировались белков с различной первичной структурой и разной функцией. Метаболизм клетки перешёл бы в режим работы «один ген ― несколько полипептидов». Понятно, что в такой ситуации регулирующая функция генов была бы полностью утрачена.
Полярность
Считывание информации с ДНК и с иРНК происходит только в одном направлении. Полярность имеет важное значение для определения структур высшего порядка (вторичной, третичной и т.д.). Ранее мы говорили о том, что структуры низшего порядка определяют структуры более высшего порядка. Третичная структура и структуры более высокого порядка у белков, формируются сразу же как только синтезированная цепочка РНК отходит от молекулы ДНК или цепочка полипептида отходит от рибосомы. В то время, когда свободный конец РНК или полипептида приобретает третичную структуру, другой конец цепочки ещё продолжает синтезироваться на ДНК (если транскрибируется РНК) или рибосоме (если транскрибируется полипептид).
Поэтому однонаправленный процесс считывания информации (при синтезе РНК и белка) имеет существенное значение не только для определения последовательности нуклеотидов или аминокислот в синтезируемом веществе, но для жёсткой детерминации вторичной, третичной и т.д. структур.
Неперекрываемость
Код может быть перекрывающимся и не перекрывающимся. У большинства организмов код не перекрывающийся. Перекрывающийся код найден у некоторых фагов.
Сущность не перекрывающего кода заключается в том, что нуклеотид одного кодона не может быть одновременно нуклеотидом другого кодона. Если бы код был перекрывающим, то последовательность из семи нуклеотидов (ГЦУГЦУГ) могла кодировать не две аминокислоты (аланин-аланин) как в случае с не перекрывающимся кодом, а три (если общим является один нуклеотид) или пять (если общими являются два нуклеотида). В последних двух случаях мутация любого нуклеотида привела бы к нарушению в последовательности двух, трёх и т.д. аминокислот.
Однако установлено, что мутация одного нуклеотида всегда нарушает включение в полипептид одной аминокислоты. Это существенный довод в пользу того, что код является не перекрывающимся. Неперекрываемость генетического кода связана с ещё одним свойством ― считывание информации начинается с определённой точки ― сигнала инициации. Таким сигналом инициации в иРНК является кодон, кодирующий метионин АУГ. Следует отметить, что у человека всё-таки имеется небольшое число генов, которые отступают от общего правила и перекрываются.
Компактность
Между кодонами нет знаков препинания. Иными словами триплеты не отделены друг от друга, например, одним ничего не значащим нуклеотидом. Отсутствие в генетической коде «знаков препинания» было доказано в экспериментах.
Универсальность
Код един для всех организмов, живущих на Земле. Прямое доказательство универсальности генетического кода было получено при сравнении последовательностей ДНК с соответствующими белковыми последовательностями. Оказалось, что во всех бактериальных и эукариотических геномах используется одни и те же наборы кодовых значений. Есть и исключения, но их не много.
Первые исключения из универсальности генетического кода были обнаружены в митохондриях некоторых видов животных. Это касалось кодона терминатора УГА, который читался так же как кодон УГГ, кодирующий аминокислоту триптофан. Были найдены и другие более редкие отклонения от универсальности.
Краткие сведения
Генетический код ― это система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот, основанная на определённом чередовании последовательностей нуклеотидов в ДНК или РНК, образующих кодоны, соответствующие аминокислотам в белке. Генетический код имеет несколько свойств.
Трансляция как способ существования живых систем, или в чем смысл «бессмысленных» кодонов
Санкт-Петербургский государственный университет
ВВЕДЕНИЕ
После публикации Дж. Уотсоном и Ф. Криком [1] в 1953 году модели дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) прошло более 40 лет. Это открытие определило развитие биологии второй половины XX века. Вопрос о том, что и как записано в ДНК, ускорил расшифровку генетического кода. Осознание того, что гены – это ДНК, универсальный носитель генетической информации, привело к появлению генной инженерии. Сегодня уже студенты университетов расшифровывают чередование нуклеотидов в ДНК, соединяют гены разных организмов, переносят их между видами, родами и значительно более удаленными таксонами. На базе генной инженерии возникла биотехнология, которую известный фантаст С. Лем определил как использование закономерностей биогенеза в производстве.
Мы многое узнали о том, как читается генетический код в ходе синтеза белка, убедились, что в этом процессе участвует множество умных молекулярных машин, что у всех живых организмов этот процесс представляет собой некоторые «вариации на заданную тему». Увлечение принципом биологической универсальности породило в 70-х годах своего рода эйфорию – все стало как будто «понятно». Вскоре выяснилось, что радоваться рано, и внимание стали больше привлекать вариации, нежели заданная тема, поскольку эти вариации, по-видимому, составляют существенные характеристики биологического разнообразия. Здесь мы рассмотрим изменчивость и возможные причины эволюции некоторых участников синтеза белка.
ОДИН ГЕН – ОДИН ФЕРМЕНТ
Вспомним, что говорил о природе генов В.Л. Иоганнсен, человек, который в 1909 году дал само имя гена: «Свойства организмов обусловливаются особыми, при известных обстоятельствах отделимыми друг от друга и в силу этого до известной степени самостоятельными единицами или элементами в половых клетках, которые мы называем генами. В настоящее время нельзя составить никакого определенного представления о природе генов; мы можем лишь удовольствоваться тем, что подобные элементы действительно существуют» (цит. по [2]).
Сначала информация, записанная в виде чередования дезоксирибонуклеотидов на одной из двух комплементарных цепей в ДНК гена, переписывается на одноцепочечную молекулу информационной рибонуклеиновой кислоты – иРНК (она же мРНК от англ. messenger – переносчик). Это процесс транскрипции. На следующем этапе по матрице иРНК строится последовательность аминокислотных остатков полипептида. Тем самым создается первичная структура будущей молекулы белка. Это процесс трансляции. Первичная структура определяет способ складывания молекулы белка и тем самым определяет ее ферментативную или какую-либо иную, например структурную или регуляторную, функцию.
Эти представления зародились в начале 40-х годов, когда Дж. Бидл и Э. Тейтум выдвинули свой знаменитый лозунг «Один ген – один фермент» [4]. Он, подобно политическим лозунгам, разделил научное сообщество на сторонников и противников высказанной гипотезы о равенстве числа генов и числа ферментов в клетке. Аргументами в возникшей дискуссии служили факты, полученные при разработке так называемых систем ген-фермент, в которых изучали мутации генов, определяли их расположение внутри генов и учитывали изменения ферментов, кодируемых этими генами: замены аминокислотных остатков в их полипептидных цепях, их влияние на ферментативную активность и т.д. Теперь мы знаем, что один фермент может быть закодирован в нескольких генах, если он состоит из разных субъединиц, то есть из разных полипептидных цепей. Знаем, что есть гены, которые вообще не кодируют полипептидов. Это гены, кодирующие транспортные РНК (тРНК) или рибосомные РНК (рРНК), участвующие в синтезе белка.
В своей первоначальной форме принцип «Один ген – один фермент» представляет скорее исторический интерес, однако заслуживает памятника, поскольку он стимулировал создание целой научной области – сравнительной молекулярной биологии гена, в которой гены – единицы наследственной информации фигурируют как самостоятельные предметы исследования.
Кроме того, разработка многочисленных систем ген-фермент помогла сформулировать вопрос: что и как записано в генетическом коде?
ЧТО И КАК ЗАПИСАНО В ГЕНЕТИЧЕСКОМ КОДЕ
На этот вопрос в общей форме ответил Ф. Крик со своими коллегами в 1961 году [5]. Оказалось, что код триплетен – каждая кодирующая единица-кодон состоит из трех нуклеотидов. В каждом гене триплеты считываются с фиксированной точки, в одном направлении и без запятых, то есть кодоны ничем не отделены друг от друга. Последовательность кодонов определяет последовательность аминокислотных остатков в полипептидах.
Как известно, оснований, которыми различаются нуклеотиды, всего четыре. В РНК это аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) и урацил (U) (T-тимин в ДНК), а обычных аминокислот, входящих в белки, – 20 (рис. 1). Следовательно, задача сводится к тому, чтобы четырьмя основаниями записать двадцать аминокислот. И отсюда следует, что код должен быть не менее чем триплетным, поскольку по одному основанию и даже по два (4 x 4 = 16) недостаточно, а по три даже много (4 x4 x 4 = 64). Сколько же кодонов из 64 имеют смысл, а какие бессмысленны? Соответствует ли каждой аминокислоте один или несколько кодонов?
Ответы на эти вопросы были получены к 1965 году, когда генетический код был полностью расшифрован [см. 6]. Удобнее всего представить код в круговой форме (рис. 1). Буквы в центре круга – первые буквы кодонов, вокруг расположены буквы, соответствующие второму положению в кодоне, и, наконец, третий круг – третье положение в кодоне. Четвертое кольцо образуют аминокислотные остатки, представленные в виде трехбуквенных сокращений. Во внешнем круге отмечены физико-химические свойства аминокислот, а именно являются ли они полярными (п) или неполярными (нп). Сразу видно, что каждой аминокислоте соответствует от одного (Met, Trp) до шести (Leu, Arg, Ser) кодонов, то есть код обладает свойством избыточности, или вырожденности (табл. 1).
Кодон для метионина одновременно служит инициатором – сигналом начала синтеза полипептида. Кодонов, не кодирующих аминокислот, оказалось всего три: UAA, UAG, UGA. Поначалу их назвали бессмысленными кодонами или нонсенсами (это название сохранилось в научном обиходе до сих пор), однако вскоре выяснилось, что они вовсе не бессмысленны, а представляют собой сигналы терминации синтеза белка.
Действительно, в дальнейшем, когда начали расшифровывать нуклеотидные последовательности генов, убедились, что первый же встреченный на иРНК кодон AUG (Met) задает фазу последующего считывания троек, то есть служит той самой фиксированной точкой, с которой начинается считывание. Любой последующий AUG просто кодирует Met. В конце гена обязательно стоит UAA, или UAG, или UGA, а то и два нонсенса подряд.
Рис. 1. Генетический код в круговой форме. Внутренний круг – первая буква кодона, второй круг – вторая буква кодона, третий круг – третья буква кодона, четвертый круг – обозначения аминокислот в трехбуквенном сокращении (см. табл. 1). Остальные пояснения см. в тексте.
Знакомство с таблицей генетического кода позволяет заметить, что для кодирования большинства аминокислот существенны два первых основания, а третье может быть любым. Следовательно, мутации – замены оснований в третьем положении многих кодонов просто не будут проявляться. Кроме того, ограниченные возможности проявления имеют и мутации, приводящие к замене полярного остатка на полярный или неполярного на неполярный, поскольку они часто близки по своим физико-химическим свойствам. Если такие мутации и проявляются, то проявляются нечетко, то есть мутантный белок не полностью утрачивает свою активность, а лишь частично. Так могли возникать в эволюции так называемые полипептиды-синонимы, имеющие одинаковую укладку и ферментативную активность, но разную первичную структуру.
Получается, что генетический код обладает высоким уровнем помехоустойчивости в том, что касается миссенс-мутаций, или мутаций, изменяющих смысл кодонов. Чаще всего проявляются те миссенс-мутации, которые приводят к заменам полярных остатков на неполярные и наоборот.
Принципиально иные возможности для проявления имеют превращения значащих кодонов в нонсенсы или нонсенс-мутации. Действительно, если миссенс-мутации могут изменить, а могут и не изменить структуру и активность полипептида, кодируемого данным геном, то нонсенс-мутации, блокирующие дальнейшую трансляцию данной иРНК, будут приводить к появлению лишь начальных (N-терминальных) фрагментов белка, лишенных ферментативной активности. Столь же высоки шансы на проявление у мутаций-сдвигов фазы считывания, которые возникают в результате вставки лишней пары нуклеотидов в ДНК гена или выпадения пары нуклеотидов. В этом случае фиксированная точка начала считывания остается неизменной, но, начиная с того места, где произошла вставка (выпадение), смысл всех кодонов будет изменен. Более того, рано или поздно вследствие сдвига считывания среди этих новых кодонов встречается один из трех нонсенсов со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Таблица 1. Аминокислоты, их условные обозначения (трех- и однобуквенные символы) и соответствующие им кодоны
Таким образом, вследствие специфической организации генетического кода кодонам-нонсенсам отводится особая роль – терминаторов трансляции. Поэтому, возникая мутационным путем, они, как и мутации типа сдвиг рамки считывания, проявляются значительно чаще и четче, чем мутации-миссенсы, изменяющие смысл кодонов.
Нонсенсы и сдвиги считывания часто встречаются в так называемых псевдогенах, которые были открыты в начале 80-х годов в результате изучения нуклеотидных последовательностей в геномах высших эукариот. Псевдогены очень похожи на обычные гены, но их проявление надежно «заперто» четко проявляющимися мутациями: сдвигами считывания и нонсенсами. Псевдогены представляют собой резерв эволюционного процесса. Их фрагменты используются при возникновении новых генов
КТО ЧИТАЕТ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД, ИЛИ ЖИЗНЬ ЕСТЬ СПОСОБ СУЩЕСТВОВАНИЯ АППАРАТА БЕЛКОВОГО СИНТЕЗА
Синтез белка или трансляция – это центральное событие в жизни клетки (рис. 2). Само представление о дискретных единицах генетической информации существует благодаря трансляции нуклеотидных последовательностей иРНК, ограниченных кодонами: инициатором и терминатором. Считывание таких последовательностей приводит к появлению в клетке дискретных молекул белка. Этот процесс обставлен в клетке весьма сложно (см., например, [6]). В трансляции каждого гена участвуют несколько сот разных молекул белков и нуклеиновых кислот.
Рис. 2. Общая схема процесса трансляции. Пояснения в тексте.
1. Транспортные РНК (тРНК) состоят примерно из 70 нуклеотидов. Каждая тРНК имеет акцепторный конец, к которому присоединяется аминокислотный остаток, и адаптерный конец, несущий тройку нуклеотидов, комплементарную какому-либо кодону иРНК (см. рис. 2), потому этот триплет назвали антикодоном. Первый и второй нуклеотиды кодона строго следуют правилам комплементарности (A – U; G – C) при взаимодействии с соответствующими нуклеотидами антикодона, а вот взаимодействие с третьим нуклеотидом кодона позволяет себе некоторую нестрогость, неоднозначность спаривания. Благодаря этой неоднозначности каждое семейство кодонов для одной аминокислоты, различающихся по третьему нуклеотиду, может «обслуживаться» одним антикодоном. С учетом этих правил для считывания всей кодовой таблицы достаточно всего 31 тРНК. Тем не менее все не так просто, и уже у бактерий есть 45 разных тРНК. Их кодируют 78 генов. У дрожжей этих генов уже 400, у мушки дрозофилы – около 750, а у лягушки – уже примерно 8000, то есть получается, что одну молекулу тРНК могут кодировать несколько одинаковых или очень близких по структуре генов, и чем «дальше» в эволюции, тем больше таких генов для кодирования одинаковых тРНК.
2. Аминоацил-тРНК синтетазы – ферменты, которые активируют аминокислоты и нагружают ими тРНК. Каждая синтетаза (их должно быть не меньше 20) узнает только свою аминокислоту и навешивает ее на свою тРНК.
3. Рибосома играет роль организующего центра в чтении генетической информации. Это молекулярная машина, построенная по единой схеме у всех организмов с некоторыми вариациями. Она состоит из двух рибонуклеопротеидных субчастиц: малой и большой. В состав малой субчастицы у бактерий, например, входит молекула рибосомной РНК (рРНК) длиной
1500 нуклеотидов плюс еще одна небольшая молекула рРНК (110–120 нуклеотидов) и 21 разный белок. В состав большой субчастицы – одна молекула рРНК длиной
2700 нуклеотидов плюс 32 разных белка. Если каждый белок рибосом обычно закодирован в одном гене, то для кодирования рРНК характерна большая генная избыточность. Так, например, у кишечной палочки каждую молекулу рРНК кодируют 7 генов, а у дрожжей – несколько сот генов.
На рибосоме происходит взаимодействие иРНК с тРНК и синтезируется белок. При этом «руководит» образованием пептидных связей между аминокислотными остатками сама рибосома.
4. Факторы трансляции. Это понятие объединяет семейство белков, которые не входят в состав рибосомы постоянно, но взаимодействуют с ней на разных этапах трансляции. Рассмотрим их на примере бактерий:
а) факторы инициации (их 3: IF-1-IF-3); они обеспечивают начало всего процесса трансляции: объединение рибосомы и иРНК, отвечают за взаимодействие кодона AUG на рибосоме со специальной инициирующей тРНК;
б) факторы элонгации (их тоже 3: EF-Tu, EF-Ts, EF-G) обеспечивают связывание антикодонов заряженных тРНК с соответствующими кодонами иРНК на рибосоме и продвижение рибосомы вдоль матрицы – иРНК;
в) факторы терминации; считается, что не существует тРНК, специфичных для трех кодонов-терминаторов: UAA, UAG, UGA; их опознают и с ними взаимодействуют специальные белки (их опять же 3: RF1-RF3); при этом RF1 узнает UAA и UAG, а RF2 – UAA и UGA; RF3 не имеет кодоновой специфичности и взаимодействует с RF1 и RF2, делая процесс терминации более эффективным и зависимым от энергии расщепления ГТФ.
Аппарат трансляции у эукариот несколько сложнее: и белков в рибосоме побольше, и факторов трансляции побольше, например одних факторов инициации не меньше десяти. Тем не менее общая схема его строения принципиально та же, что и у бактерий.
Аппарат синтеза белка является мощным фактором объединения действия всех генов клетки: и тех, что кодируют белки-ферменты, и тех, что кодируют различные типы РНК: тРНК, рРНК. Продукты всех генов клетки раньше или позже проходят через трансляционную машину.
Таблица 2. Отклонения от «универсального» генетического кода. Примечание. A* – модифицированный аденин.
ИСКЛЮЧЕНИЯ ИЗ ПРАВИЛ
Как видим, роли участников процесса трансляции расписаны четко (см. рис. 2), а правила их поведения диктуют таблица генетического кода (см. рис. 1) и специфичность Уотсон-Криковских взаимодействий: A-U(T), G-C. Одним из важнейших свойств генетического кода сначала считалась его универсальность. По мере расширения круга объектов молекулярной генетики накапливались исключения, сделавшие код «квазиуниверсальным» (табл. 2).
Не меньший повод для размышлений давало изучение внутривидовой изменчивости в считывании некоторых кодонов, прежде всего нонсенсов. Оказалось, что нонсенс-мутант, то есть мутант, у которого в результате прямой мутации в каком-либо гене возник нонсенс-кодон в «неположенном месте», может ревертировать к норме не за счет обратной мутации, а за счет супрессорных мутаций, или супрессоров.
Супрессорами называют мутации, которые подавляют фенотипическое проявление прямой мутации. При этом важно, что исходная, прямая мутация сохраняется неизменной. Из всего разнообразия по механизму действия супрессоров нам особенно интересны трансляционные или информационные супрессоры, которые представляют собой мутационные изменения в генах, кодирующих различные компоненты аппарата трансляции.
Вновь следует отметить, что лучше всего изучена трансляционная нонсенс-супрессия по той же причине, о которой мы уже говорили ранее: мутантные нонсенс-кодоны проявляются четко. Поэтому и восстановление нормы при нонсенс-супрессии исследовать значительно легче, чем при миссенс-супрессии. Тем не менее о миссенс-супрессии тоже кое-что известно, а результаты исследования нонсенс-супрессии как модельной системы представляют большую ценность для понимания генетического контроля аппарата трансляции. Какие же известны трансляционные гены-супрессоры?
1. Гены, кодирующие тРНК. Уже в период расшифровки генетического кода С. Бензер и С. Чеймп обнаружили, что мутации некоторых генов бактерии кишечной палочки Escherichia coli могут приводить к «осмысливанию» нонсенсов. Одна такая супрессорная мутация подавляет проявление нонсенса, например UAA, в каком бы гене он ни появлялся мутационным путем. При этом, как выяснилось довольно скоро, в клетке появляется тРНК с антикодоном AUU, комплементарным нонсенсу UAA. Напомним, что в норме в клетке не должно быть таких тРНК, а появляются они за счет изменения антикодона какой-либо тРНК, который отличался от антикодона AUU всего одним нуклеотидом, например: CUU(Gln) ё AUU, GUU(Glu) ё ё AUU, AUA(Tyr) ё AUU и т.д. Все эти варианты теперь легко вычислить, пользуясь таблицей генетического кода. В скобках указаны аминокислоты, которые подставляют соответствующие тРНК. Также возникают нонсенс-супрессорные мутации для кодонов UAG и UGA.
Супрессорная тРНК с новым для нее антикодоном перестает узнавать «свой» кодон и узнает нонсенс. К счастью, каждую тРНК обычно кодируют несколько генов, поэтому, если один из них станет супрессором, остальные продолжают выполнять прежние функции и клетка не погибает. При такой нонсенс-супрессии, конечно, несколько нарушается нормальная терминация синтеза полипептидов, но и в этом случае существует страховка от слишком большого вреда. Нуклеотидное окружение каждого нормального нонсенса, то есть терминатора трансляции в конце молекулы иРНК, подобрано так, что оно предпочтительно взаимодействует с белком-фактором терминации, а не с мутантной нонсенс-супрессорной тРНК.
2. Гены, кодирующие белки рибосом. Как выяснил в середине 70-х годов Л. Горини, в рибосоме существует специальный центр Ram, отвечающий за так называемую рибосомную неоднозначность (Ribosomal ambiguity). Если мутации затрагивают гены, кодирующие белки рибосомы, входящие в этот центр неоднозначности, рибосома начинает ошибаться и читает нонсенсы как значащие кодоны, что и выражается в нонсенс-супрессии.
3. Гены, кодирующие рибосомные РНК. В дальнейшем выяснилось, что и рРНК тоже вносит свой вклад в рибосомную неоднозначность. Некоторые мутации в генах, кодирующих эти гигантские молекулы РНК, приводят к осмысливанию нонсенсов.
4. Гены, кодирующие фактор элонгации EF-Tu, у бактерий или его гомолог EF-1a у эукариот, например, у дрожжей, также могут играть роль нонсенс-супрессоров. Мутации в этих генах (как в бактериальном, так и в дрожжевом геномах имеется по два одинаковых гена для этого фактора) приводят к супрессии. Более того, оказалось, что кодируемый ими фактор элонгации отвечает за правильный отбор на рибосоме заряженных аминокислотами тРНК в процессе трансляции. Если кодон иРНК ошибочно свяжет «не свой» антикодон, EF-Tu, затратив энергию ГТФ, выбросит неподходящую аминоацил-тРНК вместо того, чтобы использовать принесенную ею аминокислоту для наращивания полипептидной цепи. Это явление получило название рибосомной коррекции (рис. 3).
Рис. 3. Схема участия фактора элонгации EF-Tu в элонгации (включении аминокислотного остатка в растущую полипептидную цепь: 1, 2, 4) и рибосомной коррекции (1, 2, 3). иРНК – информационная РНК; аа-тРНК – аминоацил-тРНК; Рс – рибосома; ГТФ – гуанозинтрифосфат; ГДФ – гуанозиндифосфат.
5. Гены, кодирующие факторы терминации трансляции. Мутации в трех генах, кодирующих белковые факторы терминации, известные сегодня, также могут приводить к нонсенс-супрессии. Это справедливо и для бактерий и для дрожжей (см. [7]). Еще более экзотический пример нонсенс-супрессии мы обнаружили, когда усилили у дрожжей-сахаромицетов экспрессию гена SUP35, кодирующего фактор терминации eRF3 (являющийся аналогом бактериального RF3): усиленная экспрессия этого нормального гена приводила к супрессии всех трех нонсенсов [8]. О гене SUP35 дрожжей мы рассказывали в предыдущей статье [9]. Оказывается, кроме основной части этого гена, кодирующей фактор терминации, в начале его есть участок, кодирующий дополнительный, – N-терминальный пептид. Если усилить экспрессию гена SUP35, лишенного этого дополнительного участка, то супрессии нонсенсов не происходит. Более того, считывание нонсенсов становится даже более точным, и нонсенс-супрессия, вызванная другими мутациями, например в генах тРНК, ослабевает. Получается, что продукт гена SUP35 у дрожжей представляет собой нечто вроде природного мутантного аналога фактора терминации. Почему фактор терминации eRF3 у дрожжей приобрел в эволюции такие необычные свойства, остается загадкой.
О миссенс-супрессии известно значительно меньше. Твердо установлен факт миссенс-супрессии как следствие мутационного изменения антикодона тРНК, когда мутантная тРНК начинает узнавать чужой кодон. Другие механизмы практически не исследованы.
Возвращаясь к нонсенс-супрессии, отметим, что механизм супрессии, когда в клетке появляются тРНК с новыми антикодонами, комплементарными нонсенсам, представляется вполне логичным. Все остальные механизмы понять не так просто исходя из правил считывания кода. Действительно, откуда же берутся тРНК с нужными антикодонами, если мутации затрагивают совсем другие компоненты аппарата трансляции: белки рибосом, рибосомные РНК, факторы элонгации и терминации. Это сомнение в особенности справедливо для тех случаев, когда супрессорные мутации частично инактивируют факторы терминации. Казалось бы, что это должно приводить к менее эффективному завершению синтеза полипептида, но факт прочтения нонсенса как смыслового кодона отсюда вовсе не следует.
Кажущееся противоречие разрешилось, когда в геномах многих организмов – от бактерий до человека – начали обнаруживать гены и соответственно кодируемые ими тРНК, которые обусловливают нестандартное чтение кодовой таблицы. У бактерий, например, нашли тРНК, читающую кодон UUU(Phe) как кодон для лейцина, у дрожжей – тРНК, читающие нонсенсы UAA и UAG как кодоны для глутамина, причем антикодоны их вовсе не были комплементарны считываемым кодонам. Важно подчеркнуть, что это были совершенно нормальные, немутантные клетки и организмы.
Оказывается, природа предусмотрела возможность неоднозначной трансляции, которую в нормальной ситуации мы просто не замечаем благодаря рибосомной коррекции. Если сюда добавить все, что мы узнали о мутационной изменчивости трансляции, то, пожалуй, можно догадываться, что именно таким путем возникли вариации в считывании кода, которые представлены в табл. 2.
Более того, некоторые альтернативы в чтении кода оказались узаконенными в норме. Так, нонсенс UGA у самых разных объектов кодирует необычную аминокислоту – селено-цистеин, но только если этот кодон оказывается в определенной точке гена. Известно, что частицы РНК-содержащего бактериофага не проявляют инфекционности по отношению к клеткам E. coli, если с частотой 3% не происходит прочтения нонсенса в конце гена, кодирующего белок его оболочки. При трансляции гена, кодирующего обратную транскриптазу, необходимую для репликации ДНК по матрице РНК у вируса СПИД или ряда онкогенных вирусов, происходит закономерный сдвиг считывания: рибосома перепрыгивает один нуклеотид. В противном случае этот фермент не образуется, и репликация вирусного генома невозможна. Известны и более далекие прыжки рибосомы – в несколько десятков (а по предварительным данным, в несколько сот) нуклеотидов.
ЗНАЧЕНИЕ ФЕНОТИПИЧЕСКОЙ СУПРЕССИИ
Приведенные примеры показывают, что даже сами правила считывания генетического кода могут быть нарушены, если это нужно для оптимальной экспрессии генов. Наши знания о синтезе белка все еще недостаточны для окончательных суждений о том, как и для чего возникали и закреплялись в эволюции вариации в считывании кода.
В то же время известно, что многие неблагоприятные факторы внешней среды, например: слишком высокая концентрация ионов двухвалентных металлов, понижение температуры, голодание по аминокислотам и др., приводят к повышению неоднозначности трансляции и тем самым к супрессии нонсенсов. Подчеркнем при этом, что в данном случае супрессорные мутации не происходят и при возвращении условий среды к норме супрессия исчезает. Поэтому такое явление и получило название фенотипической супрессии в отличие от случаев генотипической супрессии, которые мы рассматривали до сих пор.
Вспомним, что ранее мы говорили о существовании псевдогенов, запертых мутациями сдвига считывания или нонсенс-мутациями.
Можно предполагать, что явление фенотипической супрессии служит способом проверки работоспособности резервов эволюционного процесса: не накопили ли псевдогены каких-нибудь полезных мутаций, помогающих выживанию в неблагоприятных условиях? Если бы это случилось, то последующий мутационный процесс мог бы их вновь активировать, а естественный отбор закрепить как гены, полезные для выживания клетки в новых условиях существования.
Насколько эта гипотеза справедлива, предстоит узнать в дальнейшем. В действительности это предположение не представляет собой чего-то принципиально нового по сравнению с гипотезой В.С. Кирпичникова о роли модификаций в эволюции, высказанной им еще в конце 30-х годов. Согласно предположениям В.С. Кирпичникова, модификационная, то есть ненаследственная, изменчивость, возникающая под влиянием условий существования, служит своеобразной пробой нормы реакции организма, способен ли он в принципе существовать в новых условиях или нет. Если организм может приспособиться к условиям среды за счет модификаций и эти условия будут сохраняться в течение длительного ряда поколений, то в игру вступают мутационный процесс и отбор, которые создадут и закрепят наследственные изменения, благоприятные для выживания организма. Наше предположение только конкретизирует гипотезу В.С. Кирпичникова с учетом того, что мы знаем теперь о молекулярных механизмах чтения генетического кода и возможных вариациях в этих механизмах.
Излишне говорить, что эти предположения не имеют ничего общего с наивным ламаркизмом, предполагающим возможность наследования модификаций или наследственного закрепления так называемых благоприобретенных признаков.
Факты, представленные в статье, должны проиллюстрировать непреложное правило, согласно которому вездесущий мутационный процесс и не менее вездесущая модификационная изменчивость затрагивают любые гены и любые генные продукты, в том числе гены (и генные продукты), контролирующие считывание генетического кода. Этот процесс, точность которого, казалось бы, является условием самого существования живых систем, тем не менее происходит небезошибочно. Мы хотели показать, что и сама неоднозначность генетического кодирования подчиняется определенным правилам и клетка не только умеет противостоять ошибкам кодирования, но и может извлекать из них пользу в своем существовании и эволюции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Уотсон Дж. Двойная спираль. М.: ИЛ, 1968.
2. Гайсинович А.Е. Зарождение и развитие генетики. М.: Наука, 1988. 219 с.
3. Шрёдингер Э. Что такое жизнь? М.: Атомиздат, 1972.
4. Лауреаты Нобелевской премии (Дж. Бидл, Э.Л. Тейтум). М.: Прогресс, 1992.
5. Крик Ф., Барнетт Л., Бреннер С., Уоттс-Тобин Р. В кн.: Молекулярная генетика. М.: ИЛ, 1963. С. 33–50.
6. Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки. М.: Мир, 1994.
7. Инге-Вечтомов С.Г., Миронова Л.Н., Тер-Аванесян М.Д. // Генетика. 1994. Т. 301. С. 1022.
8. Чернов Ю.О., Деркач И.Л., Дагкесаманская А.Р. и др. // Докл. АН СССР. 1988. Т. 301. С. 1227.
9. Инге-Вечтомов С.Г. Цитогены и прионы: цитоплазматическая наследственность без ДНК? // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. N 5. С. 11–18.
Сергей Георгиевич Инге-Вечтомов, доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент РАН, зам. председателя Президиума С.-Петербургского научного центра РАН (с 1989 года), президент Вавиловского общества генетиков и селекционеров (c 1992 года), зав. кафедрой генетики и селекции С.-Петербургского государственного университета. Область научных интересов: общая и молекулярная генетика – генетический контроль синтеза белка и точности считывания генетического кода, генетика микроорганизмов (дрожжей), экологическая генетика. Автор более 200 печатных работ в отечественных и международных изданиях, в том числе «Введение в молекулярную генетику», «Генетика с основами селекции» (учебников для университетов).