57. Основные закономерности генетического кода. Адапторная гипотеза ф. Крика и её развитие в wobble-гипотезе.

Генетический код — свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.

Основные его свойства:

1) Триплетность — значащей единицей кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон). 2)Непрерывность — между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно. 3) Неперекрываемость — один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов (не соблюдается для некоторых перекрывающихся генов вирусов, митохондрий и бактерий, которые кодируют несколько белков, считывающихся со сдвигом рамки). 4) Однозначность (специфичность) — определённый кодон соответствует только одной аминокислоте. 5) Вырожденность (избыточность) — одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов.

6) Универсальность — генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности — от вирусов до человека. 7) Помехоустойчивость — мутации замен нуклеотидов, не приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют консервативными; мутации замен нуклеотидов, приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют радикальными.

Ф. Крик в 1955 году предположил, что должно существовать семейство малых молекул РНК с двойной функцией - каждая из них должна ковалентно связываться с определенным аминокислотным остатком и в то же время иметь в своем составе нуклеотидный триплет, комплементарный кодону для этой аминокислоты. Эти гипотетические РНК должны выполнять функцию адапторов (переходников) между аминокислотой и соответствующим ей кодоном, в связи с чем гипотеза получила название адапторной. Поскольку аминокислот 20, то и соответствующих им РНК-адапторов должно быть не меньше. Ф. Крик предположил, что их ковалентное связывание осуществляет 20 специальных ферментов, по одному на каждую аминокислоту. Не прошло и двух лет, как адапторная гипотеза была доказана экспериментально: были открыты сравнительно небольшие тРНК и специфические ферменты, присоединяющие к ним аминокислотные (правильнее аминоацильные) остатки. Далее было показано, что образующиеся аминоацил-тРНК способны переносить остатки аминокислот в растущую цепь белка. К концу 50-х годов были открыты РНК-матрицы (мРНК). Стало ясно, что действительно молекулы тРНК играют ключевую роль в экспрессии генов, обеспечивая перевод информации, записанной в мРНК в виде последовательности кодонов, на язык аминокислотной последовательности белков. Так, сложнейший биологический процесс был предсказан до того, как обнаружили участвующие в нем макромолекулы.

Однако оказалось, что число тРНК для каждой аминокислоты не совпадает с числом кодирующих её кодонов в мРНК, и, следовательно, некоторые тРНК способны связываться больше чем с одним кодоном. Исследование этого вопроса позволило установить следующее: первые два основания кодона и последние два основания антикодона образуют обычные прочные пары (гуанинцитозин и аденинурацил) и вносят наибольший вклад в специфичность декодирования; связывание третьего основания кодона с первым основанием антикодона происходит слабее, чем с первыми двумя, и это позволяет некоторым тРНК прочитывать больше чем один кодон.

Гипотеза, объясняющая характер кодонан-тикодонового взаимодействия, получила название wobble-гипотезы, или "гипотезы качания" (т.е. третье основание большинства кодонов имеет определённую степень свободы при образовании пары с соответствующим антикодоном и как бы "качается").