4. Исследования рнк

В середине 1960-х годов начались исследования нуклеотидных последовательностей РНК. Первыми были определены первичные структуры тРНК (Р. Холли и сотрудники, 1965; А. А. Баев и сотрудники, 1967). Развитие техники фракционирования фрагментов нуклеиновых кислот и, прежде всего, гель-электрофореза (Ф. Сэнгер и сотрудники) позволило в начале 1970-х годов приступить к изучению первичной структуры высокомолекулярных РНК. В 1976-1978 гг. были созданы исключительно быстрые и эффективные методы секвенирования ДНК и РНК (А. Максам и У. Гилберт, Ф. Сэнгер и сотрудники), которые позволили за короткое время получить огромную информацию о первичной структуре генов, их регуляторных элементах, вирусных и рибосомных РНК и т.д.

В 1973 г. одновременно в лабораторих А. Рича и А. Клуга с помощью рентгеноструктурного анализа была установлена пространственная структура тРНК. В эти же годы был открыт основной структурный элемент эукариотических хромосом – нуклеосома – и разработаны методы ее исследования.

5. Развитие генной инженерии

В 60-х годах научились также разрезать и повторно воссоединять отдельные участки РНК и синтезировать ее молекулу (С. Очоа, 1959). Сходные же манипуляции производились и на молекулах ДНК, что дало возможность конкретизировать роль отдельных ее участков в генетическом кодировании (Г. Коран, М.Ниренберг, 1961).

Еще в 1959 г. Г. Темин предсказал существование фермента обратной транскриптазы. А уже в 1970 г. Г. Темин и Д. Балтимор открыли в онкогенных вирусах РНК-зависимую ДНК-полимеразу и тем самым показали, что в принципе поток генетической информации может быть обращен от РНК к ДНК.

Огромное значение для молекулярной биологии имело развитие генетической инженерии (возникшей в 1972-1973 гг.; П. Берг, П. Лобан, С. Коэн и Г. Бойер) и методов работы с рекомбинантными ДНК в сочетании с методами химического синтеза крупных фрагментов ДНК. В результате сделались доступными для исследования индивидуальные гены и регуляторные генетические элементы, было стимулировано изучение ферментов биосинтеза и обмена нуклеиновых кислот. Благодаря этому после 1977 г. были обнаружены мозаичное (экзон-интронное) строение генов, явление сплайсинга и ферментативной активности у РНК, усилители (энхансеры) экспрессии генов, многие регуляторные белки, онкогены и онкобелки, мобильные генетические элементы. Возникла белковая инженерия, которая позволяет получать новые, не существующие в природе белки. Молекулярная биология начала оказывать существенное влияние на развитие биотехнологии, медицины и сельского хозяйства.

В 1980 г. Бергу была присуждена половина Нобелевской премии по химии «за фундаментальные исследования биохимических свойств нуклеиновых кислот, в особенности рекомбинантных ДНК». Годом рождения генетической инженерии считают 1972 год, когда в лаборатории Берга была получена in vitro первая рекомбинантная молекула ДНК путем объединения линейных фрагментов ДНК. Это послужило толчком для бурного развития генетической инженерии. Были сконструированы первые плазмидный и фаговый векторы, разработаны новые методы объединения (рекомбинации) молекул ДНК in vitro, выявлены основные закономерности экспрессии генов в чужеродном окружении.