Вопрос №57: доказательство триплетности кода ф. Криком.

Доказательство триплетности кода представил Ф. Крик в 1961 г. Доказательства триплетности генетического кода были получены в опытах с мутантами бактериофага Т4. Известно, что акридиновые красители вызывают делеции или вставки оснований в молекулах ДНК. Предположим, что прямая индуцированная» профлавином мутация возникла вследствие дополнительной пары оснований в ДНК, а обратная обусловлена компенсирующей нехваткой пары оснований в других близких к ней участках хромосомы. Прямая мутация обозначается знаком — а обратная, т.е. супрессорная, — знаком +. Прямая и обратная мутации имеют противоположный знак. При скрещивании мутантных фагов rll, несущих делецию (или вставку (+), могут возникнуть различные комбинации мутаций у рекомбинантов. Можно ожидать, что комбинации + или- будут давать мутантный фенотип, так как при этом добавятся или удалятся две пары оснований в ДНК и правильность считывания информации будет нарушена. Однако если кодовое отношение равно трем, т.е. код триплетен, то добавление или удаление трех оснований не должно нарушать правильности считывания информации. Третья мутация того же знака, как и две предыдущие, восстановит дикий фенотип фага и приведет к так называемому псевдодикому типу, поскольку часть генетической информации в промежутке между мутациями будет нарушена. Если указанные мутации не затрагивают активный центр белковой молекулы, такой тройной мутант будет похож на фаг дикого типа. Рассмотрим пример. Предпол0жим, что в гене существует такая последовательность оснований: ABC ABC ABC ABC ABC. Добавление трех оснований (XVZ) изменит эту последовательность на ABC XAB YCA BZC ABC ABC, а их выпадение даст последовательность ABC BCA CBC ABC ABC. В том и другом случае за пределами крайней нехватки или вставки триплеты будут считываться правильно, следовательно, генетический код триплетен.

Вопрос №58: расшифровка генетического кода. Опыты м. Ниренберга, ф. Ледера, дж. Маттеи и др.

К 1961 году стало ясно, что код триплетный, вырожденный и неперекрывающийся (то есть считывание происходит кодон за кодоном) и что он содержит инициирующие и терминирующие кодоны. Расшифровка генетического кода усложнялась тем, что в составе ДНК, как было известно, имеется только 4 типа нуклеотидов: адениловые (А), гуаниловые (Г), тимидиловые (Т) и цитидиловые (Ц), а в составе белков — 20 основных аминокислот. Теоретич. анализ решения этой задачи был предпринят в 1954 г. амер. физиком Г. Гамовым, к-рый предположил, что каждую аминокислоту кодирует тройка нуклеотидов — так наз. триплет, или кодон. Таких кодонов должно было быть 64 (число сочетаний четырех элементов в группах по три равно 43, или 64), а это более чем в три раза превышает число основных аминокислот в белке. В связи с этим было высказано предположение, что одной аминокислоте может соответствовать не один, а несколько кодонов. Дело было лишь за тем, чтобы установить соответствие каждого аминокислотного остатка конкретным кодонам и узнать, какие кодоны обозначают начало и конец синтеза белковой цепи. Именно этим принципом дешифровки кода и воспользовались М. Ниренберг и Дж. Маттеи в 1961 году. К этому времени как раз научились синтезировать искусственные РНК. Живая клетка такую РНК расщепит до отдельных нуклеотидов, а их использует для строительства собственных РНК. Поэтому Ниренберг и Маттеи использовали не живые клетки, а клеточные экстракты, которые сохраняли способность синтезировать белок на РНК, но не содержали ферментов, расщепляющих РНК. Такие экстракты назвали бесклеточной системой. Ниренберг и Маттеи получили экстракт из кишечной палочки и добавили к нему гомополимер, состоящий только из урацилов. Так бесклеточной системе был задан первый вопрос: какой аминокислоте соответствует кодон УУУ? Ответ был однозначен: кодону УУУ отвечает фенилаланин. Этот ответ произвел настоящую сенсацию. Путь к расшифровке кода был открыт.