Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

11. Передача информации в клетках 53

Рис. 11.15. Аминокислотная последовательность Α-цепи триптофансинтазы Е.coli

Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

54 Экспрессия генетического материала

Рис. 11.16. Соответствие генетической карты гена trpA и расположения аминокислотных замен в Α-цепи триптофансинтазы Е. coll. (По Yanofsky С. 1967. Scientific American, May, p. 80.)

trpA78-Gly  Cys. При рекомбинации этих мутаций активность белка восстанавливается, следовательно, они должны локализоваться в различных участках одного и того же кодона. С помощью таблицы генетического кода (табл. 12.1) можно убедиться в том, что эти мутации затрагивают соседние нуклеотиды в одном и том же кодоне. Это свидетельствует о том, что рекомбинация ДНК может происходить и между соседними нуклеотидными парами. Дополнительное подтверждение этому выводу дает и сопоставление двух мутаций, затрагивающих аминокислотный остаток 211 : trp A23 (Gly  Arg) и trp A46 (Gly  Glu). Эти мутации также подвержены рекомбинации друг с другом, при этом восстанавливается исходная активность фермента дикого типа и, по всей видимости, исходная нуклеотидная последовательность.

Аналогичным образом колинеарность генетической карты и соответствующего полипептида была продемонстрирована для гена белка головки фага Т4 (обсуждается в гл. 12) и гена lac Z ⁺, кодирующего ß-гaлактозидазу E. coli. Убедиться в колинеарности нуклеотидной и соответствующих аминокислотных последовательностей можно, сопоставив нуклеотидную последовательность ДНК фага фХ174 (гл. 12) с белками фХ174, для которых известна аминокислотная последовательность. Зная генетический код (см. табл. 12.1), можно прямо по нуклеотидной последовательности ДНК читать аминокислотные последовательности соответствующих белков.

На полученных с помощью электронного микроскопа фотографиях разрушенных клеток E. coli можно видеть, что транскрипция, осуществляемая РНК-полимеразой, непосредственно сопровождается трансляцией образующейся мРНК (рис. 11.12). Видно, как на синтезируемой цепи мРНК прямо по пятам за РНК-полимеразой, транскрибирующей ДНК, следуют рибосомы, осуществляющие синтез белка. РНК считывается в направлении 5'-3' (точка роста находится на 3'-ОН-конце цепи), поэтому инициация трансляции рибосомами может осуществляться на 5'-конце растущей цепи. Та рибосомная частица, которая первой начала

Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

11. Передача информации в клетках 55

трансляцию матрицы, изображенной на рис. 11.12, должна находиться ближе всех к месту расположения РНК-полимеразы. Анализ микрофотографий дополнительно подтверждает сделанные на основании более строгих экспериментов выводы о колинеарности последовательностей в генах и соответствующих полипептидах.

Колинеарность генов и полипептидов (эукариоты)

Разработанные сравнительно недавно методы работы с рекомбинантными ДНК (обсуждаемые в гл. 9) позволили сравнить нуклеотидные последовательности индивидуальных мРНК, кодирующих некоторые известные эукариотические белки, с соответствующими фрагментами последовательностей в хромосомной ДНК. Благодаря использованию этих методов в 1977 г. было сделано сенсационное открытие. Оказалось, что внутри кодирующих областей некоторых эукариотических генов содержатся нетранслируемые фрагменты последовательности. Так, некодирующие внутренние нуклеотидные последовательности были обнаружены в структурных генах ß-цепей кроличьих и мышиных гемоглобинов, легких цепей иммуноглобулинов и куриного овальбумина (основного компонента яичного белка). На сегодняшний день ясно, что наличие внутренних некодирующих последовательностей является типичным, хотя и не обязательным свойством эукариотических генов. На карте структурной организации гена овальбумина (рис. 11.17) показано, как семь протяженных внутренних некодирующих участков последовательности (интронов) разделяют смысловую последовательность, кодирующую зрелую мРНК, на восемь фрагментов (экзонов).

Рис. 11.17. Карта структурной организации гена куриного овальбумина с указанием участков, входящих в состав зрелой мРНК, и разделяющих их некодирующих участков последовательности ДНК. Каждый из пространственно разделенных коди-	рующих участков ДНК может быть идентифицирован по наличию сайта узнавания для одной из рестриктаз. Помечено положение инициаторного (AUG) и терминаторного (UAA) кодонов. (По Dugaiczyk A. et al, 1978, Nature 274, 328.)