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

12. Генетический код 75

Рис. 12.3. Расположение на генетической карте десяти amber-мутаций белка головки фага Т4. Внизу показана длина полипептидов, синтезируемых при абортивной инфекции каждым из соответствующих мутантов в клетках рестриктивного хозяина. Длина полипептидов непосредственно коррелирует с положением	соответствующих мутаций на карте гена. Это подтверждает гипотезу, согласно которой amber-мутации обусловливают преждевременную терминацию белкового синтеза по мутантной мРНК-матрице. (По Sarabchai A. S., Stretton А. 0. W., Brenner S., Bolle A. 1964. Nature 201, 13.)

довании биосинтеза белка головки фага Т4. Десять amber-мутаций, картированных в различных участках гена, кодирующего белок фаговой головки, изучали, проводя инфекцию рестриктивного хозяина и оценивая для каждого мутанта величину транслируемого участка соответствующей мРНК. Оказалось, что длина фрагмента белка фаговой головки, синтезируемого при абортивной инфекции, точно коррелирует с поло-

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

76 Экспрессия генетического материала

жением каждой из этих мутаций на карте соответствующего гена (рис. 12.3). Эти результаты свидетельствуют о том, что атbеr-мутация действительно вызывают терминацию трансляции, а кроме того, они еще раз наглядно продемонстрировали правильность представления о колинеарности генов и полипептидов.

Расшифровка кода с помощью биохимических методов

Первым существенным вкладом биохимии в решение проблемы генетического кода явилась разработка системы бесклеточного синтеза белка in vitro на базе белок-синтезирующего аппарата Е. coli. Синтез белка в этой системе, происходящий только в присутствии мРНК, регистрировался и оценивался по включению радиоактивных аминокислот в состав пептидов. Обычно в каждом данном эксперименте используют только одну радиоактивную аминокислоту, а остальные 19-нерадиоактивные. Таким образом, удается оценить возможность утилизации в системе одной определенной аминокислоты.

В экспериментах с бесклеточной системой Маршалл Ниренберг и Генрих Маттэи, исследовавшие активность различных препаратов РНК в роли матриц для белкового синтеза, в качестве контроля использовали синтетическую полиуридиловую кислоту (poly U), рассчитывая, что она не будет проявлять существенной матричной активности. К своему большому удивлению, они обнаружили, что poly U достаточно эффективно направляет синтез полифенилаланина. Более того, полифенилаланин оказался единственным полипептидом, синтезируемым в присутствии poly U. Из этих наблюдений непосредственно вытекало, что триплет UUU служит кодовом для фенилаланина. Вскоре аналогичным образом было установлено, что poly С направляет синтез полипролина, a poly А-синтез полилизина, то есть ССС является пролиновым кодоном, а ААА кодирует лизин. К счастью, использованная в этих экспериментах бесклеточная система содержала повышенную концентрацию ионов магния, при которой (как выяснилось в дальнейшем) инициация синтеза полипептидной цепи происходит и в отсутствие инициаторного кодона AUG (см. гл. 11 ). Только поэтому вышеупомянутые синтетические матрицы и удавалось использовать в качестве субстратов для аномальной инициации трансляции. Так, отчасти благодаря счастливой случайности, были сделаны первые шаги на пути к полной расшифровке генетического кода.

Далее последовала серия экспериментов по изучению кодирующих свойств в бесклеточной системе статистических РНК-сополимеров. Такие сополимеры можно синтезировать in vitro с помощью фермента полинуклеотид-фосфорилазы, используя в качестве субстратов 5'-рибонуклеозиддифосфаты. Для работы этого фермента не требуется ни затравки, ни матрицы,-полимеризация идет случайно за счет присоединения нуклеотидов к 3'-концу растущей цепи в соответствии с относительным содержанием различных 5'-рибонуклеозиддифосфатов в реакционной смеси. Так, если в реакционной смеси содержится ADP и СDР в соотношении 5:1, то образующийся сополимер также будет состоять из А и С в соотношении 5:1. Распределение оснований каждого типа