Закономерные чудеса

Надо сразу признаться, что структура и физико-химические свойства РНК изучены хуже, чем у ДНК, с которой мы уже знакомы. И это не случайно. Долгое время экспериментаторы не умели получать однородные образцы РНК с высоким молекулярным весом, которые легко разрушались при "жестких" условиях выделения, а при "мягких" подвергались действию ферментов и распадались.

Фундаментальные, многолетние исследования макро-молекулярного строения рибонуклеиновых кислот были проведены талантливым советским ученым А. Спириным, его сотрудниками и учениками. Уже в 1963 году ими было доказано, что молекула такой РНК построена из единой, непрерывной цепи. Молекулы высокополимерной РНК обладают вторичной и третичной структурой. Полинуклеотидные цепи этой нуклеиновой кислоты построены по типу спиралей уже хорошо известной нам ДНК. Спиральные участки есть не только в высокополимерных вирусных и рибосомных РНК, но и в низкомолекулярных, так называемых транспортных РНК. Рентгенографические исследования показали, что в молекулах различных РНК есть двухтяжевые спирали, весьма похожие на те, которые так характерны для ДНК. Вполне возможно, что в составе молекулы РНК, помимо настоящих спирализованных участков, есть спирали с "дефектами" и петлями.

Некоторое время назад известный советский ученый и один из создателей молекулярной биологии, академик В. Энгельгардт сказал, что, по его мнению, одной из наиболее характерных черт молекулярной биологии является трехмерность.

Какова же третичная структура РНК? Есть ли в молекуле РНК четко организованная укладка спиральных участков?

По мнению известного специалиста в этой области А. Спирина, РНК может существовать в трех состояниях, или, иными словами, в трех конформациях. При одних условиях РНК может иметь форму асимметричной, но компактной палочки. Изменяя условия, можно превратить палочку РНК в плотный клубочек. Еще повысив температуру раствора или переводя РНК в бессолевую среду, можно добиться, что РНК перейдет в состояние развернутых нитей.

Путь к разгадке третичной структуры РНК оказался не менее тернистым, чем при расшифровке двухспирального строения "самой золотой молекулы" — молекулы ДНК.

Несколько лет назад в Советском Союзе состоялся очередной международный симпозиум по химии природных соединений, организованный Академией наук СССР при поддержке Международного союза теоретической и прикладной химии. В его работе приняли участие более полутора тысяч ученых из сорока стран мира. Это был представительный форум специалистов.

За несколько дней до открытия международного симпозиума ученых начали работать так называемые пресимпозиумы, которые служили составной частью самого симпозиума. Одним из председателей такого заседания был академик В. Энгельгардт. Работа совещания была посвящена одному вопросу — структуре и функции РНК.

Мне часто приходилось слушать выступления и доклады В. Энгельгардта. Более того, студентом я посещал его блестящие лекции по биохимии в Московском университете, работал в его лаборатории.

Надо признаться, что и сейчас на лекции и доклады В. Энгельгардта идешь с уверенностью, что снова услышишь умную, полную интересных мыслей, гипотез и прогнозов, поражающую стройной логичностью речь одного из самых известных советских ученых.

И на этом международном симпозиуме выступление В. Энгельгардта было выслушано с огромным вниманием. "Если пять лет назад, — сказал ученый, — установление строения каждой очередной транспортной РНК было мировой сенсацией, то сегодня все методики настолько разработаны, что любой мало-мальски квалифицированной группе химиков достаточно полгода для того, чтобы выделить и очистить очередную транспортную РНК, а затем установить ее первичную структуру, то есть последовательность входящих в ее состав семи-восьми десятков нуклеотидных звеньев. Поэтому сегодня усилия направлены главным образом на то, чтобы установить третичную структуру этой транспортной РНК".

Другой видный советский биохимик, академик Ш. Спирин, отметил, что во многих лабораториях удалось получить кристаллические препараты транспортной РНК, пригодные для рентгеноструктурного анализа. "Модели-то можно придумать, — сказал тогда А. Спирин, — а вот доказать, что та или иная модель соответствует действительности, может только рентгеноструктурный анализ". К моменту работы симпозиума в некоторых лабораториях удалось закристаллизовать около пятнадцати транспортных РНК, многие из которых были вполне готовы для рентгеноструктурного анализа.

Прогнозы оказались правильными. Ранней весной 1973 года группа ученых Массачусетского технологического института в Америке опубликовала работу, в которой сообщалось: методом рентгеноструктурного анализа определено строение фрагмента двойной спирали РНК. Он состоял из двух пар азотистых оснований гуанин-цитозин: ^Г-Ц/_Ц-Г Авторам удалось закристаллизовать динуклеотид Г-Ц. И вот рентгенограммы кристаллов этого динуклеотида позволили прямым путем "увидеть" повторяющийся элемент двойной спирали.