Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

11. Передача информации в клетках

Представление о том, что первичная структура каждого белка в организме кодируется определенным геном, приводит к весьма существенным выводам. Известно, что в состав белков входит 20 различных аминокислот, в то время как в ДНК содержатся нуклеотиды только четырех видов. Следовательно, соответствие между нуклеотидными и аминокислотными последовательностями не может быть построено по принципу «один к одному». Таким образом, необходимо предположить существование такого кода, в котором каждой данной аминокислоте соответствовала бы комбинация из нескольких нуклеотидов.

Концепция генетического кода очень важна, и из нее, в частности, вытекает представление о существовании системы передачи информации. Наследственная информация о структуре клеточных белков закодирована в нуклеотидной последовательности клеточной ДНК с помощью четырехбуквенного алфавита (этот термин является вполне адекватным, поскольку алфавит - это и есть набор символов, используемых для передачи информации). В аминокислотных последовательностях белков эта информация «переписана» с помощью 20-буквенного алфавита. Генетический код, по словам Крика, устанавливает связь «между двумя великими полимерными языками - языком нуклеиновых кислот и языком белков».

Концепция наследования информации лежит в основе того представления, которое Крик назвал центральной догмой молекулярной биологии и которое, по сути дела, задает иерархическую структуру информационного потока в биологических системах (рис. 11.1). Выделяют три типа процессов переноса информации: 1) общий перенос (тот, который происходит в любых клетках); 2) специализированный перенос (происхо-

Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

11. Передача информации в клетках 35

Рис. 11.1. Направления переноса генетической информации между биологическими макромолекулами - центральная догма молекулярной биологии. («Запрещенные» переносы на диаграмме не отмечены.)

дит в клетках только при некоторых особых обстоятельствах) и 3) запрещенный перенос (процессы, которые никогда не были зарегистрированы или даже предсказаны).

Общий перенос информации

Синтез днк

Три вида информационных переносов общего типа, протекающие в любых клетках, проиллюстрированы на рис. 11.1. Первый из них - это перенос информации от ДНК к ДНК, который имеет место в ходе полуконсервативной репликации ДНК и обеспечивается принципом комплементарности оснований в обеих цепях двойной спирали ДНК, как это описано в гл. 4. Процесс переноса генетической информации от родительских к дочерним молекулам с точным образованием комплементарных пар оснований контролируется весьма сложной ферментативной системой. Рассмотрение деталей этого процесса мы отложим до гл. 13.

Синтез рнк

Другая разновидность переносов общего типа - это перенос генетической информации от ДНК к РНК. Этот процесс также обеспечивается образованием комплементарных пар оснований, идентичных тем, которые имеются в двойной спирали ДНК, за исключением того, что дезоксирибоаденозину в цепи ДНК в комплементарной цепи РНК соответствует остаток рибоуридина. Перенос информации от двухцепочечной молекулы ДНК к одноцепочечной РНК называется транскрипцией и осуществляется с помощью ферментов, называемых РНК-транскриптазами или РНК-полимеразами. (РНК-полимераза - это общепринятое название для ферментов данного типа.)

Молекулы РНК «считываются» с определенных участков хромосомной ДНК, называемых транскрипционными единицами. В качестве субстратов при биосинтезе РНК используются рибонуклеозидтрифосфаты. Синтез РНК-транскрипта протекает в направлении от 5'- к 3'-концу (рис. 11.2). При этом на 5'-конце растущей цепи РНК находится 5'-трифосфат, а 3'-гидроксильная группа на другом конце цепи служит центром образования следующей фосфодиэфирной связи при участии фермента РНК-полимеразы. В зоне синтеза РНК происходит «расплетание» примерно двух витков (16-18 пар оснований) спирали ДНК, и таким образом экспонируется участок цепи ДНК-матрицы, «считы-