Концепции современного естествознания

Прежде чем углубиться в обсуждаемую здесь проблему, я должен буду познакомить вас еще с одним видом нуклеиновых кислот — с рибонуклеиновой кислотой (РНК). Я сожалею, что вынужден осложнять вам жизнь, но что делать? Как я уже говорил в самом начале, жизнь действительно сложна, и мы должны принимать ее такой, как она есть.

РНК (рис. XII) очень похожа на ДНК. Она отличается от ДНК только в двух отношениях. Во-первых, сахар у нее несколько иной — вместо дезоксирибозы она содержит рибозу, но это различие очень невелико, речь идет всего-навсего об одной гидроксильной группе (ОН) каждого сахарного кольца.

Рис. XII. Структура рибонуклеиновой кислоты (РНК).

Watson J.D. Molecular Biology of the Gene, New York, Benjamin, Inc., 1965, p. 91 (Дж. Уотсон, Молекулярная биология гена, «Мир», М., 1967).

Вторая особенность состоит в том, что набор оснований в РНК несколько иной, чем в ДНК. Вместо тимина в РНК появляется новое основание — урацил (сокращенно У). Итак, в РНК содержатся основания А, Г, Ц и У. Урацил химически очень близок тимину; он также относится к классу пиримидинов (с одним кольцом) и, подобно тимину, составляет пару с аденином.

Теперь снова вернемся к синтезу белка. Сравнительно недавно было показано, что в клетке синтез белков в основном происходит не в ядре, где содержатся хромосомы и, следовательно, ДНК, а в цитоплазме. А если так, то ДНК не может непосредственно управлять синтезом белков, поскольку она не там расположена: в ходе синтеза белков ДНК ядро не покидает. Мы вынуждены заключить, что существует какой-то механизм внутриклеточной передачи информации: инструкция, закодированная в ДНК, должна быть передана из ядра в цитоплазму — туда, где идет синтез белка. Недавно выяснилось, что посланцы генов, т. е. молекулы, ответственные за внутриклеточную транспортировку информации и за преобразование этой информации в последовательность аминокислот, — это опять-таки молекулы нуклеиновой кислоты, но уже иной. Я имею в виду РНК, с которой мы только-только познакомились. Как мы помним, передача информации между клетками осуществляется с помощью ДНК.

Существует несколько разновидностей РНК. Мы в этой главе рассмотрим три из них: рибосомную РНК, транспортную РНК и информационную РНК, которую также называют матричной РНК и РНК-посредником.

Теперь посмотрим, где же в действительности синтезируется белок. Местом синтеза служат крошечные частицы — рибосомы, которые в огромном количестве присутствуют в большинстве живых клеток. Обычно они прикреплены к мембранам — тонким перегородкам, образующим внутри цитоплазмы (т. е. вне ядра) густую сеть. Уже довольно давно известно, что белок синтезируется именно в рибосомах. Если клетку мы уподобляем фабрике по производству белков, то рибосомы на этой фабрике выполняют роль сборочных конвейеров. Можно выделить рибосомы из клетки, поставить дополнительное оборудование (ферменты), обеспечить их сырьем и энергией, и тогда их можно будет заставить вести синтез белка в пробирке, однако при том обязательном условии, что к ним поступает нужная информация. Описанная здесь так называемая бесклеточная система оказалась ценнейшим орудием исследования, позволявшим пролить свет на механизм биосинтеза белков.

Рибосомы построены из белка и РНК; эту РНК называют рибосомной. Нужно сразу честно признаться, что мы до сих пор не знаем, зачем она нужна. Одно время думали, что рибосомная РНК как раз и служит матрицей для синтеза белка. Это означало бы, что код рибосомной РНК соответствует последовательности аминокислот в белке, который синтезируется на данной рибосоме. Однако оказалось, что не так это все просто. Возможно, рибосомная РНК выполняет какую-то структурную роль. Во всяком случае, мы теперь твердо знаем, что любая рибосома при наличии нужной информации может делать любой белок, причем информация всегда поступает извне и с самой рибосомой не связана.