Генетический код вируса
Вирус табачной мозаики состоит из генетического материала и одного-единственного белка. Вызывая искусственно изменения генетического материала, можно выяснить механизм, посредством которого он управляет синтезом трехмерной молекулы белка
Несколько лет назад возникло мнение, что вирус, вызывающий мозаичную болезнь растений табака, способен послужить своего рода розеттским камнем1 при расшифровке генетического кода. К этому времени была уже почти полностью установлена последовательность аминокислотных субъединиц в белке, из которого построена оболочка вируса табачной мозаики. Рибонуклеиновой кислоте (РНК) вируса отводилась роль носителя закодированной информации, необходимой для синтеза этого единственного белка. Ученые надеялись, что выяснение нуклеотидной последовательности в РНК не представит особой трудности. Тогда оставалось бы лишь сопоставить последовательность аминокислот в белке и последовательность групп нуклеотидов, или «слов», в молекуле РНК — и код был бы разгадан. Это помогло бы нам понять, каким образом цепочки молекул РНК и дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) способны определять структуру трехмерных живых клеток.
К несчастью (или к счастью — смотря по тому, как взглянуть на это), природа не склонна помогать исследователю; при попытках расшифровать генетический язык нельзя ожидать такой счастливой находки, какой оказался розеттский камень.
Установлено, что молекула РНК вируса табачной мозаики представляет собой очень длинную цепь, состоящую из 6400 нуклеотидов. Выяснилось также, что в этой молекуле содержится информация для синтеза не только белка оболочки, но и других белков, а именно некоторых ферментов. Все это очень усложняет задачу. В настоящей статье мы опишем опыты, предпринятые в самое последнее время с целью расшифровки генетического кода, а также результаты этих опытов.
Я не будут касаться последних достижений в области химической генетики, так как о них достаточно много писали2.
Я напомню лишь основные сведения относительно химического механизма воспроизведения вирусов.
1Камень с надписями на нескольких языках, который помог французскому археологу Ж. Ф. Шампольону расшифровать египетские иероглифы.— Прим. перев.
2См., например, статьи Крика и Ниренберга в сб. «Структура и функции клетки», «Мир», М., 1964.— Прим. перев.
«Молекулы и клетки», под ред. Г.М.Франка
Как показали последние работы, при некоторых мутациях вирусная РНК может вообще утратить способность синтезировать белок оболочки. Однако у большинства изученных мутантных штаммов наблюдалось лишь замещение аминокислот вблизи концов цепи; такое изменение наносит наименьший ущерб функционированию белка. Замещения наблюдались не только у концов цепи, но также в некоторых участках в середине цепи. Однако в молекуле вирусного…
В своих исследованиях по генетическому коду М. Ниренберг и его сотрудники проследили связь между некоторыми сочетаниями нуклеотидов, или кодирующими словами (кодонами), и специфическими аминокислотами х. Оказалось, что синтетическая РНК, состоящая только из урацила, вызывает образование полипептидной цепи, состоящей только из остатков фенилаланина; отсюда он заключил, что кодирующим словом для включения фенилаланина в белок служит УУУ.…
Измененный после обработки азотистой кислотой вирус табачной мозаики вызывает у зараженного растения табака совершенно иные симптомы заболевания. Возникшие изменения передаются по наследству. Часто по своему поведению измененный штамм напоминает уже известный природный мутант вируса. Следовательно, в таких случаях изменение обработанного вируса представляет собой истинную мутацию. Изучение механизма действия азотистой кислоты на нуклеотиды РНК Изучение механизма…
Наши мутантные вирусы глубоко заинтересовали нас еще в одном отношении. Опыты по искусственному изменению белковых оболочек вируса обещают пролить свет на трехмерную структуру белка. Нельзя не признать, что выяснение структуры белков — это одна из центральных проблем биологии. По своей важности для понимания сущности жизни вопрос о трехмерной структуре белков уступает, пожалуй, только вопросу о…
Вирус табачной мозаики (ВТМ) построен из длинной цепи РНК, окруженной белковой оболочкой (смотрите рисунок ниже). Электронная микрофотография палочковидных частиц вируса табачной мозаики (увеличение 750 00 раз) Только крупные частицы являются целыми вирусами, способными заражать клетки. Частица вируса табачной мозаики Частица вируса табачной мозаики имеет оболочку из белковых молекул (радиально расположенные белые структуры); внутри оболочки находится цепь…
Вирусный белок построен из 158 аминокислотных субъединиц. Пусть кодирующее слово, или кодон, для каждой аминокислоты состоит из трех нуклеотидов; тогда, для того чтобы закодировать информацию для синтеза белковой оболочки, достаточно цепи длиной в 474 нуклеотида. Увеличим длину цепи до 1500 нуклеотидов — такого количества информации должно хватить еще и для синтеза одного фермента с молекулой…
Даже природные штаммы вируса табачной мозаики довольно сильно различаются по своему аминокислотному составу; следовало ожидать, что и у штаммов, полученных в результате химического воздействия, подобные изменения состава легко установить. Такой систематический анализ белков мутантных штаммов вируса табачной мозаики осуществили в нашей лаборатории два японских исследователя А. Цугита и Г. Фунатсу, а также Г. Виттман (Тюбингенский…
На рисунке ниже представлены все изменения аминокислот в искусственно полученных мутантах, наблюдавшиеся в нашей лаборатории и в лаборатории Виттмана в Тюбингене. Как видно из таблицы, приведенной на рисунке ниже, все повторные замещения аминокислот в нашей лаборатории были результатом превращения либо цитозина в урацил, либо аденина в гуанин (через гипоксантин). Замещения в химических мутантах вируса табачной…
