Течению наперекор

Для закрепления понимания этого нового для большинства читателей процесса я предлагаю некую аналогию из области, куда лучше знакомой. В 6-й главе этой книги, в разделе «В НИИ-1» я рассказывал о конструировании аэродинамической трубы для испытания моделей сверхзвуковых самолетов (мне еще выпала честь делать сборный чертеж всей трубы на десяти склеенных в одну ленту листах ватмана). Конструкция трубы объединяла несколько самостоятельных узлов: батарея корпусов торпед, насосы, система клапанов, стенд для установления модели самолета, оптическая система, несколько систем дистанционного обследования состояния модели.

Уподобим чертеж всей трубы молекуле ДНК, а сборочные чертежи всех узлов — генам. Пока все существует только в чертежах — это информация. Пусть теперь какой-то из узлов запущен в производство. Вот уже готовы входящие в состав этого узла детали (20 различных конфигураций); в специальном помещении цеха должна начаться сборка узла. Нужен его сборочный чертеж. Но белоснежный ватман нельзя отдавать в цех: испачкают, а то и порвут ненароком. А его надо поберечь — может пригодиться при конструировании следующей трубы. Тогда с чертежа узла снимают кальку, и с ее помощью на светочувствительной бумаге отпечатывается копия этого чертежа — так называемая «синька». Ее и отправляют в цех сборщикам. Эта синька подобна информационной РНК. Узел, когда он будет собран, уподобится нашему новосинтезированному белку.

Итак, синька уже у сборщиков. Теперь из разных концов цеха в помещение для сборки везут готовые детали узла. Мы их сравним с аминокислотами, а подвозящие их электрокары — с тРНК. Каждый водитель электрокара знает, какую деталь он везет и куда ее надо доставить.

Бригадир сборщиков выбирает одну за другой детали в том порядке, как ему подсказывает синька узла. Его подручные проверяют, надежно ли становятся эти детали в намеченные для них места (не ошибся ли конструктор). Вся бригада ведет себя точь-в-точь как рибосома...

Есть одно странное обстоятельство, которое необходимо здесь же отметить. Если в составе всех информационных РНК фигурируют только нормальные нуклеотиды (А, Г, Ц и У), то в коротких цепочках тРНК обнаруживаются модифицированные нуклеотиды. Их называют «минорами» (все-таки их мало). Модификация в большинстве случаев сводится к присоединению маленькой метильной группы (СН3) к нуклеиновому основанию какого-либо нуклеотида. Но встречаются и более сложные миноры, когда модифицирующая группа по своему размеру соизмерима или даже превосходит само нуклеиновое основание. Биологическая роль миноров до сих пор не выяснена. Показано, что все тРНК первоначально синтезируются по матрице ДНК немодифицированными. «Миноризация» некоторой части их нуклеиновых оснований происходит уже в цитоплазме под действием специальных ферментов. В случае присоединения метильных групп — это «метилазы». Мы будем заниматься в основном ими. Ферменты, осуществляющие сложные модификации, мало изучены. Чем сложнее организм, тем, как правило, большее число миноров содержится в его тРНК.

Теперь, когда читатель вооружен самыми общими представлениями о синтезе белков, мы можем вернуться в лабораторию Баева. И к ее успеху. Начну с предыстории. К началу

60-х годов перед молекулярной биологией встала первостепенной важности задача определения последовательностей нуклеотидов в различных нуклеиновых кислотах. Понимание принципиального пути биосинтеза белков было большим, но только первым шагом к подлинному познанию этого и других важных процессов, идущих в клетке с участием нуклеиновых кислот. И не только к представлению об их нормальном течении, но и к пониманию разного рода патологий, связанных с нарушением правильного порядка чередования нуклеотидов. Это случается в результате разного рода мутаций, как врожденных, так и приобретенных. Например, в результате радиационного поражения или под влиянием космических лучей. Для обнаружения и локализации мутаций необходимо было разработать методы определения последовательностей нуклеотидов в ДНК и разного рода РНК. Естественно было начать с самых коротких последовательностей — в молекулах тРНК. В те времена это была трудная и весьма трудоемкая задача. Лишь в 77-м году были разработаны удобные методы определения последовательностей нуклеотидов в ДНК с помощью так называемого метода «электрофореза». Автоматизация этих методов обусловила столь быстрый прогресс, что установление последовательности во фрагментах ДНК длиной 500-600 нуклеотидов к концу века стало возможным осуществлять за 2-3 часа. Причем это можно было делать для десятка таких фрагментов одновременно. Однако для определения последовательности нуклеотидов в тРНК, ввиду наличия миноров, эти автоматы до сих пор непригодны.