Закономерные чудеса

Лауреат Нобелевской премии А. Корнберг как-то сказал, что внеклеточным синтезом нуклеиновых кислот он стал заниматься в 1954 году, спустя год после того, как Д. Уотсон и Ф. Крик предложили двуспиральную модель ДНК. А. Корнберг и его помощники добились своей цели уже через год, но полный успех пришел к ним значительно позже.

Отправной точкой этих выдающихся исследований послужила необычная одноцепочечная ДНК. Она была найдена у одного из вирусов бактерий — фага X 174. А. Корнбергу удалось воспроизвести синтез одноцепочечных копий фаговой ДНК. Потом, как вспоминает сам автор, научились получать синтетические двойные спирали. Таким образом, был открыт путь к синтезу ДНК и у других организмов. "В конечном итоге, — пишет А. Корнберг, — можно будет приступить к синтезу ДНК позвоночных животных, в том числе млекопитающих".

Не надо забывать, что это сказано 10 лет назад. Сегодня молекулярная биология ушла далеко вперед.

А как с биосинтезом РНК?

В период с 1957 по 1959 год появился ряд научных сообщений о существовании реакций, обеспечивающих включение нуклеотидов в молекулу РНК. И наконец, в 1959 году С. Вейсс и Л. Гладстон сообщили, что выделили из печени крыс фермент, который отвечает за включение нуклеотидов в РНК, назвали его РНК-полимеразой.

Работы А. Корнберга и его сотрудников вызвали в свое время настоящую научную сенсацию. Они, безусловно, также принадлежат к числу тех исследований, которые революционизировали естествознание и являются украшением молекулярной биологии. Что молекулы ферментов трехмерны, по-видимому, знают многие. Но вот о том, что молекулы ферментов "шевелятся" во время работы, известно, конечно, немногим. И уж совсем мало людей слышали, что ферменты "ползают".

Вот один из примеров. Мы знаем, что информация, содержащаяся в ДНК, переписывается на РНК с помощью фермента РНК-полимеразы. Фермент этот образует химическую связь между концом синтезированной РНК и нуклеотидом, расположенным на ДНК-матрице. Затем перемещается вдоль цепи ДНК на одно звено нуклеотида и начинает свою работу снова. Предполагают, что, когда реакция присоединения одного нуклеотида прошла только наполовину, начинается присоединение следующего. Действие фермента чем-то напоминает работу обычного двухцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. Расширение газов в одном цилиндре сопровождается сжатием в другом.

Помимо всего прочего, фермент неутомимо "ползет" доль цепи ДНК. Иными словами, молекула полимеразы перемещается вдоль нуклеотидной цепочки молекулы-матрицы.

"Что же дальше?" — задал однажды вопрос Д. Кендрью, адресуя его ко всей молекулярной биологии. Что ожидает молекулярную биологию в обозримом будущем, спросит читатель. Прогнозов много. Расскажем об одном.

В журнале "Химия и жизнь" была напечатана короткая заметка под интригующим названием: "Что нам готовит грядущий день?" Научные прогнозы начинались 1978 годом и оканчивались 2060-м. Они касались практически всех областей знаний. Один прогноз был увлекательнее другого. Многие из них имели прямое отношение к биологии.

Специалисты утверждают, что, например, к 1985 году будут найдены лекарства для предупреждения или лечения рака, к 1988 году станет возможным централизованное хранение человеческих органов для пересадки. К 1990-му — синтезируют лекарства для лечения душевнобольных. К 2000 году предполагается решить проблему улучшения памяти человека химическим путем, научиться регулировать процессы старения, наследственность. Наконец, где-то около 2015 года предполагается создание примитивных форм искусственной жизни. Но если попытаться проанализировать эти прогнозы, то приходишь к неизбежному выводу — многие достижения биологии и медицины будут связаны с успехами молекулярной биологии.

Она может гордиться своим главным достижением: понятие "ген" сегодня отождествляется с реальной химической структурой — конкретным участком молекулы ДНК, а для простейших организмов, некоторых вирусов и фагов, с определенными участками РНК. Причем все разнообразие генетической информации определяется только вариациями последовательности нуклеотидов в нуклеиновых кислотах.