История биологии с начала XX века до наших дней

Последовательность реакций при матричном биосинтезе белков (по А.С. Спирину Л.П. Гавриловой, 1963).

I — свободные субъединицы рибосом, отдельные транспортные РНК и аминоацил-тРНК в клетках перед началом синтеза белка; II — присоединение индивидуальной молекулы иРНК к малой субъединице рибосомы; III — присоединение большой субъединицы рибосомы к малой субъединице, заряженной иРНК. Этот комплекс в нормальных условиях остается стабильным до конца считывания матрицы иРНК; IV — присоединение к малой субъединице рибосомы аминоацил-тРНК (первой всегда присоединяется формилметиониновая аминоацил-тРНК); V — конец аа-тРНК, несущий аминокислоту, присоединяется к большой субъединице рибосомы; VI — конец иРНК с присоединенной к нему формилметиониновой тРНК «вдвигается» в большую субъединицу рибосомы; VII — начало следующего цикла в работе рибосомы. Снова к малой субъединице присоединяется аа-тРНК, соответствующая очередному кодону иРНК, вошедшему в рибосому; VIII — конец аа-тРНК, несущий аминокислоту, присоединяется к большой субъединице. Теперь две аминокислоты (формилметиониновая и очередная, вошедшая в рибосому) оказываются в пространственной близости; IX — формилметионин перебрасывается на очередную аминокислоту: начался синтез полипептидной цепи; X — транспортная РНК, освободившаяся от аминокислоты формилметионина, покидает рибосому, уступая место для очередного акта «протягивании» иРНК в рибосому; XI — нить информационной РНК продвигается в рибосому еще ни один кодон; XII — начало третьего цикла работы рибосомы: в малую субъединицу вошла новая аминоацил-тРНК.

Спустя некоторое время удалось выделить так называемые охра мутанты (УАА-кодон) (С. Бреннер, А. Стреттон и С. Каплан, 1965; М. Вейгерт и А. Герен, 1965) с точно такими же свойствами, а затем и мутанты, у которых обрыв чтения иРНК происходил на кодоне УГА (опал-кодон), (С. Бреннер, Л. Барнет, Е. Кац и Ф. Крик, 1967), И охра-мутанты, и мутанты, несшие нонсенс-кодон УГА, удалось искра вить (супрессировать) в специальных линиях, имевших так называемы о гены-супрессоры. Все гены-супрессоры относились к трем классам: амбер-супрессоры (su-1, su-2 и su-3), восстанавливавшие чтение иРНК, оборванное на амбер-кодоне; охра-супрессоры (su-4 и su-5), подавлявшие амбер- и охра-кодоны; супрессоры кодона УГА.

Свойство супрессии оказалось связанным с наличием в клетках, несущих супрессорные гены, молекул тРНК, способных узнавать нонсенс-кодон (Г. Броуди и Ч. Яновский, 1963; Дж. Беквит, 1964; Ч. Яновский, 1966; Г. Корана и др., 1966). Такие мутантные тРНК могут спариваться с нонсенс-кодоном и таким образом подставлять против них аминокислоту. Анализ подстановок, осуществляемых в супрессорных линиях, показал, что в su-1-линиях Е. coli тРНК подставляют против амбер-кодона серил; в su-2-глутамин, в su-3-тирозин. В результате обрыва чтения не происходит и формируются полные молекулы белка. Чаще всего они имеют измененные свойства, так как на месте возникшей амбер-мутации подставляется не та аминокислота, которая была до возникновения амбер-кодона.

Анализ природы различных мутаций привел к выводу, что все точечные мутации можно разделить на три основных класса:

1. Миссенс-мутации — мутации, при которых изменяется смысл кодона; в этом случае против него встает неверная аминокислота, и свойства синтезируемого белка меняются. К миссенс-мутациям относится большинство мутаций, описанных ранее.