Страницы истории науки и техники

Уже в 40-е годы рядом исследователей высказывалось мнение, что нуклеиновые кислоты (РНК) играют существенную роль в синтезе белка, поскольку в тканях с активным белковым синтезом наблюдалось увеличение содержания РНК. Это мнение полностью подтвердилось в работах последующего десятилетия. В это же время (50-е годы) было выдвинуто представление о двух видах РНК — информационной (или матричной) и транспортной. Представление об информационной РНК было высказано Ф. Криком, С. Шпигеяьманом, А. Н. Белозерским и др. и разработано Ф. Жакобом и Ж. Моно в 1961 г. В том же году было экспериментально доказано существование информационной РНК. Что касается транспортной РНК, то еще в 1954 г., Ф. Криком была выдвинута гипотеза, согласно которой должны существовать особые молекулы нуклеиновых кислот, выполняющие функцию перевода языка нуклеиновых кислот на язык белков. Спустя три года эта гипотеза получила экспериментальное подтверждение.

К 1958 г. стало уже известно, что белковый синтез протекает в три основные стадии. Сначала аминокислота активируется ферментом, затем активированная кислота присоединяется к специфической транспортной РНК, и, наконец, аминокислота включается в белок, а РНК высвобождается.

В 60-е годы фундаментальная роль РНК в синтезе белка представлялась неоспоримой, и поэтому усилия исследователей сосредоточились на поисках методов фракционирования и определения нуклеотидной последовательности РНК. Выдающихся результатов на этом пути добился в 1965 г. американский биохимик Р. Холли, расшифровавший структуру аланиновой РНК из дрожжей. Холли разработал специальную методику, которая позволяла получать крупные фрагменты молекул РНК, в то время как другие исследователи умели получать только мелкие фрагменты. Это дало Холли возможность собрать из фрагментов всю молекулу целиком, соблюдая требуемую последовательность нуклеотидов. За эту работу Р. Холли получил в 1968 г. Нобелевскую премию по медицине. Разработанный им метод оказался чрезвычайно плодотворным — в последующие годы была расшифрована структура ряда РНК и создана предпосылка синтеза ДНК. Синтез гена — молекулы ДНК, кодирующей аланиновую РНК — был осуществлен Г. Кориной (США) в 1970 г. и явился завершением его 15-летних исследований по химическому синтезу олигонуклеотидов. В соответствии с последовательностью нук» леотидов в РНК, описанной Холли, Корана сначала синтезировал короткие фрагменты молекулы, которые с помощью специального фермента, ДНК-лигазы, соединял в более длинные участки. По такой же методике проводятся работы по синтезу других генов.

До самого последнего времени считалось, что перенос генетической информации может происходить только от ДНК к РНК. Однако в 1970 г. американские биохимики Д. Балтимор и Г. Темин доказали, что может происходить обратная транскрипция — синтез ДНК на РНК, причем был выделен соответствующий фермент — ревертаза.

В процессе осуществления синтеза белка важно было понять, какая часть клетки ответственна за этот процесс. В середине 50-х годов считалось, что областями синтеза являются фракции мелких гранул, которые в 1949 г. были названы микросомами. Позднее выяснилось, что синтез проходит в еще более мелких частицах мик-росом, названных в 1958 г. рибосомами. Классические исследования бактериальных рибосом были проведены А. Тисьером и Дж. Уотсоном в конце 50-х годов. Было показано, что рибосомы состоят из двух неравных частей, включающих различные белки, а в 60-е годы строение рибосом было уточнено — оказалось, что это система, состоящая из двух клубков нитей (тяжей), неравных но своим размерам.