Днк крупным планом

При желании узнать, как же все-таки действует ДНК, нам, пожа-^ луй, будет недостаточно увеличить картину до молекулярного уровня, где вырисовывается ныне изображаемая в школьных учеб­никах магическая лесенка, образованная комплементарным спа­риванием оснований. В учебниках, стремясь к упрощению, изобра­жают основу наследования — репликацию (самовоспроизведение молекул ДНК) — неизбежным следствием синтеза определенного фермента вдоль линии, протянувшейся наподобие железнодо рожной (аналогичную роль стимулятора транскрипции отводя

14

другому ферменту). При таком подходе юном выглядит раскрытой книгой, так ч го остается лишь улучить момент, чтобы nti прочесть.

Увы, в действительности все сложнее. Книга не только закрыта, но и ошгамбиро-»|» на, да еще и упакована весьма изобрета-ишьно. Более того, изложенная в ней исто­рия не сводится к тексту на ее страницах — приходится читать между строк.

Образец упаковки молекуляр­ных структур в клетке

Дело в том, что во всех процессах с учас-1ием ДНК информация передается одно-иременно нескольким объектам, весьма разнящимся по масштабам. Впрочем, те, к го не готов углубляться в подобные слож­ности, могут пока довольствоваться кар-i инкой из школьного учебника, где все эти объекты считаются безграничными. До не-днвнего времени даже в вузовских учебни­ках их вынужденно описывали без учета различий в масштабах и поверхностных эффектов. Ученые имели представление «• молекулах, клетках и клеточных «орга­нах» (органеллах, органоидах), но о том,

ч го находится между ними, не знали почти ничего. Немудрено, что общая картина выглядела расплывчатой и загадочной.

В последние годы внимание общественности все чаще привле­кают сравнительно новые науки — молекулярная биология и кле-iочная биология, но никто не задумывается о том, что наряду с ними должна бы развиваться и мезобиология, изучающая содер­жимое клетки между уже знакомыми¹ нам объектами. А нужно-то для этого разрешение микроскопа всего-навсего 10 ⁷ м (характер­ный масштаб мезомира) — далеко не рекордное по нынешним вре­менам. Каковы детали ДНК в таких масштабах — вот, пожалуй, «лавный вопрос, не ответив на который, не достичь исчерпываю­щего понимания механизмов самовоспроизведения и передачи ин­формации в клетке на уровне спаривания оснований. Пока же наши представления на этот счет остаются фрагментарными.

Эффекты мезомира могут оказаться крепким орешком, ко-иарным препятствием на пути познания. В такой окрестности любого атома уже слишком много соседей, чтобы доверять ре-нультатам молекулярной механики, основанной на учете лишь

15

парных взаимодействий. В результате привычные подходы м няются и подчас оказываются несостоятельными: изучаемы объекты приобретают зернистую структуру, т. е. не удовлетво ряют фундаментальному требованию естествознания, глася щему, что для приближенного описания объект можно считат: непрерывным и однородным. Пока же из последних данных ис следования структуры ДНК в таких (промежуточных) масшта бах следует лишь, что она изгибается и скручивается, как элас тичный стержень, одновременно испытывающий механически! нагрузки и молекулярные взаимодействия.

Одним из эффектов такого рода выглядит недавно обнаружен ная в ДНК бактерий сверхспирализация — аномальное скручива ние спирали, при котором ее витки похожи на лист Мёбиуса Оценки необходимых затрат энергии показывают, что излишни! (или недостающий) виток спирали на каждые 200 пар основание «стоит» примерно 9 ккал/моль, так что возможны заметные фи зиологические проявления — скажем, сверхспирализация остано вит рост бактерий.

Хотя более близкие нам молекулы ДНК, локализованные в хро мосомах эукариот, имеют свободные концы, они тоже подвержен сверхспирализации, ибо, как правило, их сравнительно крупны витки прикрепляются к нитевидным структурам так называемо ядерной матрицы, выстилающей внутреннюю поверхность ядер ной оболочки. Без этого крепления, похоже, невозможны перенос воспроизводство информации в клетке.