едено уточненное картирование многих участков хромосомы Е. coli.

Следует иметь в виду, что, хотя карта, приведенная на рис. 15-1, про-калибрирована в минутах, в недалеком будущем генетическую карту удастся, вероятно, представить непосредственно в микрометрах длины ДНК (общая ее длина составляет приблизительно 1100 мкМ) или в тысячах нуклеотидных единиц, называемых часто килобазами (кЬ). Общая длина ДНК составляет приблизительно 3800 кЬЧ

2. Генетический код

Предположение об общей природе генетического кода возникло из ?самой структуры ДНК. И ДНК, и белки представляют собой линейные полимеры. Отсюда казалось вполне логичным предположить, что последовательность оснований в ДНК. кодирует последовательность аминокислот. Но в ДНК содержатся всего лишь четыре типа оснований, тогда как в белках (в момент их синтеза) встречается двадцать различных аминокислот. Следовательно, каждая аминокислота

Таблица 15-2

Генетический кода

Амин окн слота Кодой Общее число кодонов

Алании GCX 4

Аргинин CGX, AGA, AGG 6

Аспарагин AAU, ААС 2

Аспарагиновая кислота GAU, GAC 2

Цистеии UGU, UGC 2

Глутамииовая кислота GAA, GAG 2

Глутамин САА, CAG о

.1

Глицин GGX 4

Гнстидин CAU, CAG 2

Изолейцнн AUU, AUC, AUA о

Лейцин UUA, UUG, CUX :"'

Лизин AAA, AUG О

Метнонин (AUG является также ко- AUG 1

доиом инициации)

Фенилалании UUU, UUC 2

Пролии CCX 4

Серии UCX, AGU, AGC 6

Треоиин ACX 4

Триптофан UGG 1

Тирозин UAU, UAC 2

Валин (GUG иногда является кодо- GUX 4

ном инициации)

Термииация UAA (ochre) 3

UAG (amber)

UGA

Общее количество 64

Кодоны для каждой аминокислоты представлены в виде последовательности оснований в мРИК Слева направо последовательность читается от 5'-конца к З'-концу. Буква X обозначает любое из четырех оснований РНК. Таким образом каждый кодон, содержащий X, представляет собой нч самом деле группу из четырех кодонов.

!) Эти цифровые данные не совсем точные. Так, при составлении карты, приведенной иа рис. 15-1, принималось, что общая длина хромосомы составляет 4100 кв а мот :вес 2,7-109 [15].

должна детерминироваться сочетанием нескольких оснований. Шестнадцати возможных пар оснований также недостаточно для кодирования двадцати различных аминокислот. Таким образом, очевидно, что одной аминокислоте должен соответствовать по меньшей мере триплет, т. е. группа, состоящая из трех нуклео'тидов [16]. Существует 64 (43) таких триплетных кодона (табл. 15-2 и 15-3).

Таблица 15-3

Шестьдесят четыре кодона генетического кода

5'-ОН-конце-вое основание

U (Т)

Основание в средней части

I

3 '-ОН-конце-вое основание

U(T)

Phe Phe Leu

Leu

Leu Leu Leu Leu

He lie He Meta

Val Val

Val Vala

Ser Ser Ser

Ser

Pro Pro Pro Pro

Thr Thr Thr Thr

Ala Ala Ala Ala

Tyr Tyr

Терминирующий кодон

Терминирующий кодон

His His Gin Gin

Asn Asn Lys Lys

Asp Asp Glu Glu

Cys Cys

Терминирующий кодон Trp

Arg Arg Arg Arg

Ser Ser Arg Arg

Gly Gly Gly Gly

U(T)

С

A

U С A G

U С A G

U С A G

Кодоны инициации. Кодон метионина AUG является наиболее распространенным кодоном инициации. Однако GUG также может выступать в этой роли. В таких случаях он, как правило, соответствует не валину, а метионину.

Проще всего было представить, что последовательность аминокислот в белках однозначно определяется последовательными, неперекрывающимися триплетами. Но поскольку данных в пользу этого предположе-. ния первоначально не было, активно обсуждались другие возможности. Однако проведенные в течение нескольких лет генетические эксперименты (некоторые из которых приведены в разд. Г), а также рассмотренные в следующем разделе исследования чисто химического характера однозначно доказывают неперекрываемость кода.

Расшифровка кода

Даже после того как триплетная природа генетического кода стала очевидной, все еще оставалось много нерешенных вопросов. Используют ли клетки все 64 возможных кодона? Если да, то используются ли все они для кодирования аминокислот или же некоторые кодоны предназначены для других целей? Сколько кодонов определяют одну аминокислоту? «Универсален» ли код для всех организмов или же каждый организм использует свой код? Как можно расшифровать код? Несмотря на сложность всех этих вопросов, на каждый из них удалось получить однозначный ответ.

Важный эксперимент провели в 1961 г. Ниренберг1) и Маттеи [17].

!> В 1968 г. Ниренберг н Кораиа, а также Холли, которые первыми определили Нуклеотидную последовательность в транспортной РНК, были удостоены Нобелевской премии.

Используя обычный биохимический подход, Ниренберг выделял рибосомы из Е. coli и смешивал их с неочищенными экстрактами растворимых; веществ из тех же клеток Е. coli. В экстрактах содержались молекулы тРНК и ферменты, активирующие аминокислоты; в эту же систему были? добавлены 20 аминокислот, АТР и АТР-генерирующая система (фосфо-енолпируват+пируваткиназа). Ниренбергу удалось показать, что в этих условиях добавление РНК приводит к синтезу белка на рибосомах. В частности,