Валерия Черепенчук - Генетика за 1 час

В процессе деления клетки молекулы ДНК копируются в хромосомах. ДНК любят сравнивать с закодированной матрицей, поскольку закрепленную на ней информацию надо расшифровать и перенести к другим частям клетки. В роли переносчика выступает РНК – рибонуклеиновая кислота, благодаря некоторым особенностям своего химического состава обладающая способностью (в отличие от ДНК) проникать из ядра в цитоплазму клетки. Приблизительно процесс можно представить так: особый фермент копирует активные гены ДНК, нанизывая их на основу, в итоге появляется РНК. Она покидает ядро клетки, после чего в цитоплазме особые структуры – рибосомы – считывают информацию и в ходе сложных химических реакций формируют белок, который будет выполнять дальнейшую строительную работу. Можно сказать, что ген, как компьютерная программа, планирует дальнейшую работу белков и воспроизведение признаков и свойств организма. У всех организмов на Земле – от самых простых до сложнейших – наследственность закодирована в жестких последовательностях нуклеотидов, в ДНК.

Возвращаясь к ученым, которые занимались расшифровкой структуры ДНК, скажем, что в 1962 г. Джеймс Уотсон, Морис Уилкинс и Фрэнсис Крик получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живых системах». Розалинд Франклин, чей вклад в работу над структурой ДНК сложно переоценить, скончалась в 1958 г. Нобелевским лауреатом она не стала – посмертно премия не присуждается.

В последующие годы было сделано много важных открытий. Возвращаясь к теме мутаций (которая в большинстве случаев вызывается каким-либо повреждением цепочки ДНК), скажем, что исследования выявили очень узкую направленность ряда мутагенов. Большинство из них воздействуют только на определенные нуклеотиды (аденин, гуанин и так далее). Это дает возможность целенаправленно воздействовать на определенные участки ДНК, чтобы получить тот или иной результат. Впрочем, как мы помним, тема индуцированных мутаций – одна из самых сложных с моральной точки зрения. И в последние годы дискуссии по поводу этичности тех или иных исследований, связанных с вмешательством в структуру ДНК, происходят все чаще. Правда, развитие и совершенствование лабораторной техники позволяет проводить генетические исследования на микроорганизмах, что несколько успокаивает блюстителей морали.

После первых успехов в изучении структуры ДНК ученые не собирались почивать на лаврах. Да, им удалось доказать, что именно ДНК несет основную генетическую информацию и дает «команду» белкам начинать работу. В 1958 г. Фрэнсис Крик сформулировал центральную догму молекулярной биологии: информация передается от нуклеиновых кислот к белку, но не в обратном направлении. ДНК можно сравнить с матрицей, неким банком данных, который должен доставить информацию к запасам строительного материала – белкам. РНК играет роль носителя информации, природной флешки, которая копирует часть ДНК и несет информацию дальше. И только после вмешательства РНК белок приступает к творчеству. Как будто бы простая схема. Но как конкретно происходит передача информации? Ведь, как мы говорили, ДНК состоит из четырех видов нуклеотидов. Белки, к которым передается информация, построены из 20 видов аминокислот. Так каким же образом на основании обработки нуклеотидов получаются белковые композиции? Каким образом разнородные элементы «понимают» друг друга? Как белки узнают, что они должны начать действовать определенным образом? Видимо, существует некий генетический код?

Собственно, что такое код, или шифр? Это способ заменить одну систему знаков другой. Например, узники в соседних камерах могли перестукиваться друг с другом, заменяя каждую букву алфавита особым сочетанием «стуков». В приключенческих романах герои, закопавшие в землю сокровища, записывали информацию о местонахождении клада при помощи шифра, чтобы жадные до чужого добра люди не смогли до него добраться. В случае с ДНК код необходим потому, что информация передается между двумя разнородными элементами. Нужно считать ее с нуклеинов и передать белкам. Соответственно, генетический код – это особая система записи информации, которая позволяет на основе нуклеиновых кислот выстроить последовательность аминокислот в белке. Другими словами, генетический код – это соответствие между составляющими частями ДНК и последовательностью аминокислотных остатков в белке.