Кошки и гены

Пока же продолжим анализ нашего белка. Что задает последовательность аминокислот в нем? Откуда меланоцит знает, что ему нужно сшивать именно эти аминокислоты именно в такой последовательности, чтобы получилась тирозиназа?

В каждой клетке есть специальные устройства для синтеза белков — рибосомы. Это своего рода станки с программным управлением. Роль программы выполняет информационная рибонуклеиновая кислота (иРНК). Это длинная молекула, состоящая из азотистых оснований. Их четыре: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и урацил (У). Азотистые основания соединены друг с другом в длинную цепь. Роль звеньев в цепи РНК выполняют рибоза и фосфатные остатки. Последовательность оснований в РНК и служит программой для кодирования набора и последовательности аминокислот в белке. Но что же получается? Аминокислот 20, а азотистых оснований всего четыре. Как регулируется их соответствие? Почти так же, как соответствие 33 букв алфавита с двумя знаками — точкой и тире в азбуке Морзе.

У всех живых организмов определенной тройке (триплету — так научней) оснований в иРНК — соответствует определенная аминокислота в белке. Триплет УУГ соответствует лейцину, ГАГ — глутаминовой кислоте, и так далее. Сейчас генетический код — то есть порядок соответствия аминокислот триплетам азотистых оснований — детально расшифрован, и вы можете найти его в любом учебнике.

Этот код универсален: принципы кодирования одинаковы и у нас с вами, и у наших котов, и у всех прочих обитателей Земли. Из этого следует, между прочим, что если вы подсунете кошачьей рибосоме человеческую РНК, то она (кошачья рибосома) без тени сомнения построит в кошачьей клетке человеческий белок. И наоборот. Хорошо это или плохо? Ответ диалектический: когда как. Но к этому мы тоже еще вернемся.

Теперь же зададим следующий вопрос. Что определяет последовательность оснований в РНК? Ответ вы знаете из школьного учебника. РНК синтезируется на ДНК.

Именно ДНК является главным носителем генетической информации. Гены — это фрагменты ДНК, ответственные за синтез определенных молекул РНК, которые в свою очередь участвуют в синтезе определенных белков или любым другим путем регулируют биохимические процессы в клетках. Поскольку же все признаки любого организма — это, в конечном счете, результаты биохимических превращений веществ, то справедливо будет утверждение, что гены кодируют развитие признаков.

Информация, закодированная в генах, называется генотипом, а результат ее воплощения в признаках — фенотипом.

ДНК, как и РНК, состоит из азотистых соединений. Отличия, казалось бы, минимальные: вместо рибозы в состав ДНК входит дезоксирибоза, вместо урацила (У] — тимин (Т). Главная особенность этой молекулы, которая ставит ее в привилегированное положение среди биологических молекул, — это ее способность к самокопированию. Одна нить ДНК может синтезировать дополнительную, комплементарную себе цепь, присоединяя азотистые основания по строго определенным правилам: Т к А, Г к Ц, и наоборот.

Этот процесс создания комплементарной молекулы называется репликацией. Именно он обеспечивает изумительную точность самовоспроизведения живых систем в длинной череде поколений и клеточных делений. К этому великому и важному процессу мы еще вернемся на страницах нашей книги.

А сейчас нас интересует другой процесс: транскрипция. Так называется синтез РНК. Он базируется на том же принципе комплементарности. Цепь ДНК присоединяет У к А, Г к Ц, Ц к Г, А к Т, а специальные ферменты транскрипции — РНК-полимеразы — сшивают их друг с другом. Этот первичный транскрипт — информационная проРНК — отделяется от ДНК, покидает клеточное ядро и уходит в цитоплазму, где достигает рибосомы и работает в роли программы трансляции — синтеза белка. Вернее, не он работает, а то, что от него останется после того, как с ним поработают клеточные редакторы.

Транскрипция — процесс синтеза информационной РНК на матрице ДНК

Как вы думаете, какой путь прошла эта книга от рукописи до того, что сейчас у вас в руках? Вы, наверное, думаете, что все было так.

Я написал все, что хотел написать, и мне все это так понравилось, что я, как А. С. Пушкин в аналогичной ситуации, забегал по комнате, приговаривая:

Ай да Бородин, ай да сукин сын! Ведь как здорово написано!

Потом я сгреб рукопись и побежал в редакцию. А там все, от главного редактора до корректора, как ее увидели, так сразу страшно обрадовались и закричали:

Ах, Павел Михайлович! Да как же замечательно Вы все написали, да какой же шедевр Вы сотворили!

И сразу все побежали в типографию и велели мою книгу немедленно и слово в слово напечатать в 200 000 экземпляров.

Увы, увы... Все было вовсе не так. Когда я кончил писать эту книжку, мне стало страшно и стыдно. Много было темных и вовсе бессмысленных мест. Многие абзацы не стыковались. Многие мысли, которыми я поначалу гордился, теперь показались совершенно неудобоваримыми, и их следовало разделить. Я выбрасывал, переставлял, соединял и разделял куски моей рукописи. И занимался этим чуть ли не дольше, чем писал.

Потом я отнес отредактированную мною рукопись в издательство. А там мне сказали:

Вот здесь невнятно, здесь не ясен смысл. Это надо выбросить, это переставить. Вот здесь вас неправильно поймут. Вычеркнуть. А это могут воспринять как намек, ну вы понимаете.

Прежде чем покинуть ядро, молекула вновь синтезированной иРНК подвергается редактированию. Из нее вырезаются незначащие части (нитроны), значащие участки (экзоны) сшиваются в определенной последовательности. Молекула снабжается сигналами начала (шапочкой) и конца (хвостом). В таком виде она готова для трансляции и уходит в цитоплазму клетки.

Тоже выбросить.

Так и сделали. И только потом поставили гриф издательства и назначили цену (я тут не при чем"). Именно так из моего черновика получилась та книга, которую вы держите в руках.

Я это не к тому говорю, что после всех этих упражнений она стала шедевром. Я сам вижу, как она уязвима для критики. А все это рассказал вам для того, чтобы привлечь ваше внимание к проблемам редактирования, общим «на всех уровнях».

Итак, после окончания транскрипции молекулы информационной РНК подвергаются «редактированию». Специальные ферменты удаляют из них незначимые участки Синтроны"), сшивают друг с другом значащие райойы ("экзоны"), приделывают к такой перекроенной молекуле шапочку и хвост. Шапочка эта нужна для установления контакта с рибосомой, а хвост защищает смысловую часть молекулы от разрушения. В таком виде молекула иРНК yxoflHt из ядра в цитоплазму клетки, где и служит матрицей для синтеза белка.

Есть две компании клеточных «редакторов». Об одной из них я только что рассказал вам. Она работает над редактированием РНК. Есть и другая компания, которая занимается редактированием, а вернее, корректированием ДНК.

Чем отличается редактор от корректора? Редактор вникает в смысл текста. Корректор в смысл вникать не обязан, его задача —

борьба с опечатками.

От опечаток не гарантирован ни один процесс тиражирования информации. Репликация — удвоение ДНК — в этом смысле исключением не является. В процессе тиражирования ДНК — построения комплементарной копии на одной из нитей ДНК — редко, очень редко, но, все же, случаются опечатки.

Это может быть и замена одного азотистого основания на другое, и потеря фрагмента, и вставка лишнего куска молекулы, и разворот фрагмента, и перенос его с одной молекулы на другую. Такие события — опечатки в генетических текстах — называются мутациями.

Если эти события приводят к грубым изменениям формы молекулы, они привлекают внимание клеточных «корректоров»