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

12. Генетический код 77

Таблица 12.4. Частоты встречаемости различных кодонов в случайном сополимере состава А : С = 5 : 1
Состав кодона	Рассчитанная частота	Нормализованная относительная частота
3А		100
2А1С		60
1А2С		12
3C		0,8

в цепи будет случайным, т.е. отвечающим только его относительному содержанию в смеси. Частота возникновения кодонов различного состава в случайном сополимере с соотношением А : С = 5 :1 может быть рассчитана (табл. 12.4). Расчет показывает, что на каждые 100 кодонов ААА в сополимере должны присутствовать 60 кодонов типа 2А1С (ААС, АСА и САА) и так далее. Ввиду полярности РНК-молекул (5'-3') кодоны ААС и САА неидентичны. По установившейся традиции, при записи последовательности 5'-конец помещается слева, 3'-конец - справа, поэтому приведенные выше последовательности кодонов следует понимать как сокращенные варианты записи последовательностей типа 5'-рА рАрС_он-3' и т.п.

Относительные величины, отражающие включение отдельных аминокислот в состав полипептидов, синтезируемых в присутствии (А : С = = 5 :1)-сополимера, приведены в табл. 12.5, А. Наблюдается включение шести различных аминокислот. Наиболее часто включающуюся в полипептиды аминокислоту - лизин, как мы знаем, кодирует триплет ААА, а наименее часто встречающуюся - пролин - триплет ССС. Основываясь на расчетных данных таблицы 12.4, можно установить соответствие между определенными аминокислотами и триплетами определенного состава. Результаты аналогичного эксперимента, основанного на использовании сополимера, содержащего А и С в соотношении 1:5, показаны в табл. 12.5, Б. Подобные эксперименты позволяют установить состав кодонов, соответствующих данной аминокислоте, однако не дают никакой информации о последовательности оснований в этих кодонах.

Одним из подходов к установлению последовательности в кодонах является использование синтетических мРНК с известной последовательностью. Например, панкреатическая рибонуклеаза (эндонуклеаза, специфичная к пиримидиновым нуклеотидам) может расщеплять сополимер с составом А : С = 25 :1 только по 3'-концу остатка С с образованием молекул мРНК, имеющих общую структуру, близкую к А₂₅С. Такая матрица направляет синтез олиголизина, содержащего на С-конце остаток аспарагина. Это свидетельствует о том, что кодон ААС соответствует аспарагину, а также доказывает, что трансляция матрицы протекает в направлении 5'  3', поскольку при считывании в противоположном направлении происходил бы синтез олиголизина с n-kohцевым глутамином (САА).

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

78 Экспрессия генетического материала

Таблица 12.5. Соотнесение кодонов определенного состава и соответствующих им аминокислот на основе сопоставления относительных величин, отражающих включение аминокислот в состав полипептидов, синтезируемых по случайному АС-сополимеру в качестве матрицы
Аминокислота	Относительное включение аминокислоты	Оптимизированное соотнесение триплетов (рассчитанные частоты встречаемости)				Сумма частот встречаемости триплетов для каждой аминокислоты
		ЗА (100	2А1С 60	1А2С 12	ЗС 0,8)
А А:С = 5:1
Аспарагин	24,2		20			20
Глутамин	23,7		20			20
Гистидин	6,5			4,0		4,0
Лизин	100	100				100
Про лин	7,2			4,0	0,8	4,8
Треонин	26,5		20	4,0		24,0
		(0,8	12	60	100)
Б А:С = 1:5
Аспарагин	5,3		3,3			3,3
Глутамин	5,2		3,3			3,3
Гистидин	23,4			16,7		16,7
Лизин	1,0	0,7				0,7
Про лин	100			16,7	83,3	100
Треонин	20,8		3,3	16,7		20
По SpeyerJ.F. et al. (1963). Cold Spring Harbor Symp. Quant Biol., 28, 559.

Более систематическое определение структуры кодонов предпринял химик-органик Хар Гобинд Корана. Он разработал методы химического синтеза матриц с известной последовательностью и осуществил синтез всех 64 триплетов, которые могут входить в состав мРНК. После того как такие молекулы были синтезированы, появилась возможность окончательно определить значение всех «слов» генетического кода. Достижение этой цели удалось ускорить благодаря тому, что в присутствии некоторых тринуклеотидов происходит, как было обнаружено, специфическое связывание определенных аминоацил-тРНК с рибосомами. Взаимодействие между синтетическим кодоном и соответствующим антикодоном, входящим в состав аминоацил-тРНК, осуществляется при участии рибосом и имитирует этап антикодон-кодонового узнавания, который действительно реализуется в ходе трансляции (см. гл. 11). Этот метод позволяет большинству кодонов, хотя и не всем, сопоставить определенную аминокислоту, как показано в табл. 12.6.

В результате использования описанных выше методов удалось полностью расшифровать генетический код (см. табл. 12.1); показано, что 61 из 64 возможных триплетов кодируют какую-либо аминокислоту. Правильность соотнесения кодонов и аминокислот была подтверждена при анализе аминокислотных замен в мутантных белках оболочки ВТМ и гемоглобинов человека, основанном на представлении о том, что каждая точечная мутация связана с изменением одного нуклеотида в триплете. Пример такого сравнительного анализа для мутантных человеческих ß-глобиновых цепей приведен на рис. 12.4.

Один из важнейших выводов, который может быть сделан на основе