1980 №1 (Журнал «Наука и жизнь») - страница 107
Методы изучения живой клетки, сильно усовершенствованные в последние годы, позволяют теперь исследовать строение генов не только бактерий и вирусов, но и высших организмов. А известная сейчас каждому старшекласснику схема синтеза белка разработана именно на основе данных, полученных на несложных микроорганизмах. У них сначала делается копия генетической информации с двойной спирали ДНК на одинарную нить РНК, затем РНК поступает к рибосоме, которая, исходя из скопированной информации, строит молекулы белка. А вот у изученных к настоящему времени птиц и млекопитающих дело обстоит сложнее. Оказалось, что их гены содержат в себе целые участки «бессмысленной» ДНК, не несущей генетической информации. Словно в магнитофонной записи музыки есть куски ленты, на которых записан только шум. Любитель музыки, которому достанется такая лента, аккуратно вырежет из нее отрезки с шумом, а музыкальные куски склеит. Примерно так же поступают и клетки высших организмов, синтезируя белок по своим генам, названным мозаичными. Сначала делается промежуточная копия генетической информации. Затем специальные ферменты вырезают из этой копии бессмысленные куски, снова соединяя остальные в одно целое. И только после этого РНК готова управлять синтезом белка в рибосоме.
Когда это выяснилось, сразу же возникло множество вопросов. Зачем нужны эти бессмысленные вставки (их назвали нитронами — от латинского слова «интра» — «внутри»)? Как обходятся без них бактерии? Как могли они появиться у высших организмов?
Ответы пока чисто гипотетичны. Сам Ф. Крик полагает, что интроны не имеют никакой полезной функции, что гены высших организмов также были сначала сплошными, но затем были «загрязнены» нелегально вторгшимися в них кусками чужой, бессмысленной ДНК. А ферменты, ведущие монтаж и склейку ленты РНК, представляют собой защитное средство организма, обеспечивающее чистоту его наследственной информации. Нечто подобное уже несколько лет известно и у бактерий. У них встречаются так называемые прыгающие гены, которые не имеют своего определенного места, а вторгаются в середину других генов бактериальной хромосомы. Ферментов-монтажеров у бактерий нет, и ген, подвергшийся вторжению, как правило, выводится из строя.
На верхнем рисунке показана «классическая» схема синтеза белка, выясненная на микроорганизмах. Сначала синтезируется информационная РНК, содержащая копию гена, затем по ней рибосома строит из аминокислот молекулу белка.
На нижней схеме — процесс синтеза белка у изученных в последние годы высших организмов. Здесь ген содержит не несущие полезной информации куски — интроны. Поэтому скопированная с него информационная РНК не может сразу идти в дело — она должна пройти еще «монтаж». Специальные ферменты вырезают интроны и сращивают оставшиеся осмысленные участки генетической записи. Только после этого рибосома может построить по РНК молекулу белка.