Ақпарат

Адамдар ДНҚ транскриптіне қарап отырып, кодондарды қалай табады?

Адамдар ДНҚ транскриптіне қарап отырып, кодондарды қалай табады?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Мен ДНҚ тізбегінің бұл транскрипциясын қарап отырдым, және мақала бірінші кодондар туралы сілтеме жасай берді, бірақ AUG сияқты кодон тізбекте жоқ ... кез келген тізбекте «U» жоқ. Маған не жетіспейді?


Кодондар аминқышқылдарына аударылатын нуклеотидтік триплеттер тізбегін білдіреді. Өздеріңіз білетіндей, полипептидтер ДНҚ -дан РНҚ -полимеразалар шығаратын хабаршы РНҚ (мРНҚ) схемасы арқылы рибосомада аударылады.

ДНҚ төрт нуклеотидтен тұрады: аденин, гуанин, цитозин және тимин. Осылайша, ДНҚ тізбегі оқылады, мысалы, ATAAGC. Алайда РНҚ тиминді урацилмен алмастырады. Жоғарыда көрсетілген ДНҚ нуклеотидтер тізбегін mRNA -ға транскрипциялау UAUUCG әкеледі.

мРНҚ бір геннен келетін әртүрлі изоформаларға қосылуы мүмкін. Қысқасы, ДНҚ тізбегінен ген өнімін анықтау қиын болуы мүмкін.

Бұл мағынасы бар ма?


ДНҚ -ны өңдеу қаншалықты оңай?

Shutterstock арқылы ДНҚ тізбегінің үлгісі

Бірнеше жыл бұрын CRISPR-Cas9 деп аталатын ДНҚ-ны өңдеудің жаңа әдісі бүкіл әлемдегі биотехнологиялық зертханаларды шарлап шықты. Бактериялардың қорғаныс жүйесінен алынған технология алдын ала белгіленген нүктелерде негізгі жасушадағы ДНҚ -ны кесу үшін молекулалық қайшыны қолданады. Жаңа генді бос орынға қоюға болады. Бұл керемет қуатты технология, оның үлкен әлеуеті бар, ал кейде қорқынышты салдары бар.

Бірақ жиі, дейді синтетикалық биолог Кармелла Хейнс, CRISPR-Cas9 бұқаралық ақпарат құралдарында генді өңдеудің оңай түзетуі ретінде сипатталады, ал шын мәнінде ол жұмыс жасамас бұрын ондаған рет сәтсіздікке ұшырайды. Бұл жүйе ДНҚ -сы әлдеқайда қарапайым бактерияларда дамығандықтан. Оның айтуынша, жануарлар мен өсімдіктердің тығыз оралған ДНҚ-сына Cas9 арқылы генетикалық операция жасау әлдеқайда қиын. Бұл сегментте Хейнс өзінің соңғы мақаласының тақырыбы болып табылатын техниканың қиындықтарын түсіндіреді ACS синтетикалық биологиясы .


Адамдар ДНҚ транскриптіндегі кодондарды оған қарап қалай табады? - Биология

Сонымен, әйел болу нені білдіреді? Барлығымызда XX хромосомалар бар, иә? Шындығында, бұл дұрыс емес. Кейбір әйелдер мозаика. Оларда Х-пен, XY-мен немесе XXX-мен хромосома түрлерінің араласуы бар. Егер бұл біздің хромосомаларға ғана қатысты болмаса, онда әйел болу нені білдіреді? Әйел болу? Үйлену? Балалары бар ма? Бұл ережелерден керемет ерекшеліктерді табу үшін алысқа барудың қажеті жоқ, бірақ біз бәріміз әйелге айналдыратын нәрсемен бөлісеміз. Мүмкін біздің миымызда бір нәрсе бар шығар.

Сіз өткен ғасырдағы ерлердің математикадан әйелдерге қарағанда жақсы екендігі туралы теорияларды естіген боларсыз, себебі олардың миы үлкен. Бұл теориялар жоққа шығарылды. Орташа адамның миы орташа пілден шамамен үш есе кіші, бірақ бұл орташа адам пілге қарағанда үш есе ақымақ дегенді білдірмейді. әлде солай ма?

Әйел неврологтардың жаңа толқыны нейрондық байланыста, ми құрылымында және ми белсенділігінде әйелдер мен ерлердің миы арасындағы маңызды айырмашылықтарды тауып жатыр. Олар мидың патчворк мозаикаға ұқсайтынын анықтады - бұл қоспа. Әйелдерде негізінен әйелдер патчтары және бірнеше еркек патчтары бар.

Барлық осы жаңа деректермен әйел болу нені білдіреді? Бұл менің бүкіл өмірімде дерлік ойлайтын нәрсе. Адамдар менің кездейсоқ транссексуал әйел екенімді білгенде, олар үнемі: "Сіз әйел екеніңізді қайдан білесіз?" деп сұрайды, мен ғалым ретінде жыныстың биологиялық негізін іздеймін. Мені мені не ететінін түсінгім келеді. Ғылымның алдыңғы жағындағы жаңа ашылымдар гендерлік анықтаманы анықтайтын биомаркерлерге жарық түсіреді. Мен және менің генетика, неврология, физиология және психология саласындағы әріптестерім гендерлік қалай жұмыс істейтінін анықтауға тырысамыз. Бұл әртүрлі өрістер ортақ байланысқа ие - эпигенетика. Эпигенетикада біз ДНҚ -ның белсенділігі түбегейлі және тұрақты түрде қалай өзгеретінін зерттейміз, бірақ реттілік өзгеріссіз қалады.

ДНҚ - бұл жасушалардың ішінде орналасқан ұзын, жіп тәрізді молекула. ДНҚ-ның көптігі сонша, ол шын мәнінде осы түйін тәрізді нәрселерге араласып кетеді - біз оларды жай ғана түйіндер деп атаймыз. Сыртқы факторлар ДНҚ түйіндерінің түзілуін өзгертеді. Сіз бұл туралы былай ойлай аласыз: біздің жасушаларымыздың ішінде заттарды құрастыратын, тізбектерді қосатын және өмір сүру үшін қажет нәрселердің барлығын жасайтын әртүрлі қарама-қайшылықтар бар. Міне, ДНҚ оқитын және РНҚ жасайтын түрі. Содан кейін бұл ми жасушасының бір шетінен екінші шетіне дейін үлкен нейротрансмиттер пакетін алып жүреді. Олар мұндай жұмыс үшін қауіпті ақы алмайды ма?

Бұл толық молекулалық фабрика - кейбіреулер бұл өмірдің құпиясы дейді. Ол рибосома деп аталады. Мен мұны 2001 жылдан бері зерттеймін.

Біздің жасушаларымыз туралы таңғаларлық нәрселердің бірі - олардың ішіндегі компоненттердің биологиялық ыдырайтындығы. Олар ериді, содан кейін олар күн сайын қайта құрылады, бұл сапарлар түсірілген, содан кейін күн сайын қайта жасалынатын карнавал сияқты. Біздің жасушалар мен көшпелі карнавалдың үлкен айырмашылығы - карнавалда күн сайын аттракциондарды қайта жасайтын білікті шеберлер бар. Біздің ұяшықтарда мұндай білікті қолөнершілер жоқ, тек жоспарларда не айтылғанына қарамастан, жоспарларды құратын мылқау құрылысшылар. Бұл жоспарлар ДНҚ. Жасушаларымыздың ішіндегі әрбір бұрышқа арналған нұсқаулар.

Егер, айталық, біздің ми жасушалары күн сайын дерлік еріп кететін болса, онда ми қалай бір күн өткенді есте сақтай алады? ДНҚ енетін жерде. ДНҚ - ерімейтін заттардың бірі. Бірақ ДНҚ бір нәрсенің болғанын есте сақтауы үшін, ол қандай да бір түрде өзгеруі керек. Өзгерістер дәйектілікпен өзгермейтінін білеміз, егер ол жүйелі түрде өзгерсе, онда біз күн сайын жаңа құлақ немесе жаңа көз алмасы сияқты өсіп келе жатқан шығармыз.

Осылайша, оның пішіні өзгереді, ДНҚ түйіндері енеді. Сіз оларды ДНҚ жады деп ойлай аласыз. Біздің өмірімізде үлкен бір оқиға болған кезде, мысалы, балалық шақтың травматикалық оқиғасы сияқты, стресс гормондары біздің миымызды толтырады. Стресс гормондары ДНҚ реттілігіне әсер етпейді, бірақ олар формасын өзгертеді. Олар ДНҚ-ның сол бөлігіне стрессті төмендететін молекулалық машиналарға арналған нұсқаулармен әсер етеді. ДНҚ-ның бұл бөлігі түйінге айналады, енді мылқау құрылыс машиналары стрессті төмендететін машиналарды жасау үшін қажетті жоспарларды оқи алмайды. Бұл ауызша, бірақ микроөлшемде не болып жатқаны. Макрошкалада сіз стресспен күресу мүмкіндігін іс жүзінде жоғалтасыз және бұл жаман. ДНҚ өткенді еске түсіре алады.

Мен жыныстық ауысуды алғаш бастаған кезде менде осылай болды деп ойлаймын. Мен іштей әйел екенімді білдім, ал сыртымнан әйелдердің киімін кидім, бірақ бәрі мені көйлек киген ер адам ретінде көрді. Мен қанша тырыссам да, мені ешкім ешқашан әйел ретінде көрмейтіндей сезіндім. Ғылымда сіздің сенімділігіңіз - бәрі, ал адамдар кіреберісте маған қарады, жиренішті көрінді - қасымда болудан қорқады. Менің ауысқаннан кейінгі алғашқы үлкен әңгімем есімде. Бұл Италияда болды. Мен бұған дейін беделді келіссөздер жүргіздім, бірақ бұл кезде мен қорқып кеттім. Мен аудиторияға қарадым, сыбырлар басталды - қараулар, күлімдеулер, күлкілер. Осы күнге дейін менде әлі де сегіз жыл бұрынғы тәжірибем бойынша әлеуметтік алаңдаушылық бар. Мен үмітімді үздім. Уайымдамаңыз, мен терапия алдым, сондықтан менде бәрі жақсы - мен қазір жақсымын.


Өзенде не шомылады? Тек ДНҚ іздеңіз

Биологтар әдетте ағындардағы тастардың астынан «қылқалам» лақап атымен белгілі тозақ сламандерін іздейді. Бірақ қазір жұмсақ әдіс бар: олар су үлгілерін алып, жануарлардың ДНҚ іздерін іздей алады. Роберт Дж. Эрвин/Ғылым көзі жазуды жасыру

Биологтар әдетте ағындардағы жартастардың астынан «тұмсық» деген лақап атпен белгілі тозақ төбешігін іздейді. Бірақ енді жұмсақ әдіс бар: олар су үлгілерін алып, жануарлардың ДНҚ іздерін іздей алады.

Егер сіз сирек кездесетін түрлерді қорғағыңыз келсе, алдымен оларды табуыңыз керек. Соңғы бірнеше жылда биологтар бұл үшін қуатты жаңа құрал ойлап тапты. Олар ағындарда, тоғандарда, тіпті мұхиттарда жануарлардың ДНҚ іздерін жиі таба алатынын анықтады.

Бұл идея бес жыл бұрын, Франциядағы биологтар тоған суын іріктеп алып, құрбақалардың ДНҚ -сына дәл генетикалық сәйкестікті іздеу арқылы американдық инвазивті бұқаларды табуға болатынын анықтаған кезде пайда болды.

Қазір биологтардың барлық түрлері бұл сынақты ынтамен қолдануда. Технология осы аптада Балтимордағы биологияны сақтау қоғамының жаһандық жиналысында қызу тақырып болды.

Ұстап қалмайтын «Тұйық сутерек»

Мысалы, табиғатты қорғаушы ғалым Стивен Спир американдық ағындардағы ең оғаш тіршілік иелерінің бірін: тозақ саламандрын зерттеу үшін судың үлгісін алды.

«Бұл өте ұқыпты жәндік. Бұл Солтүстік Америкадағы ең үлкен саламандра», - дейді ол. Ол 2 футқа дейін өседі және 30 жылдан астам өмір сүреді.

«Бірақ Нью -Йорктен Джорджияға дейін Аппалач аймағында тұратын көптеген адамдар бұл туралы білмейді, өйткені ол өзендер мен ағындарда мүлдем сулы», - дейді Спир. «Ол үлкен тастардың астында уақыт өткізеді».

Биологтар, әдетте, үлкен ағынды тастарды аулау және олардың астында суға түсу арқылы тозақ иесін іздейді. Орианна қоғамы деп аталатын коммерциялық емес амфибия тобында жұмыс істейтін Найза жұмсақ жол тапты: ол осы саламандраларды іздейтін ағындардан су үлгілерін алуда.

"Біз бұл су үлгісінен ДНҚ-ны бөліп аламыз және оның тозақпен ауыратын ДНҚ екенін айта аламыз. Сондай-ақ біз тозақ билеушінің тасты көтермей-ақ, тіпті біреуін де көрмей-ақ сонда болатынын білеміз", - дейді ол.

Ал тозақшылар көбейіп жатқанда, олар суға көп ДНҚ төгеді екен. «Сондықтан біз олардың қай жерде сәтті өсіп келе жатқанын айта аламыз, - дейді Спирс, - бұл сау халықтың қайда екенін, сонымен қатар табиғатты қорғау бойынша күш -жігерімізді қайда жұмсау керектігін түсіну үшін өте маңызды».

Тозақшылар азайып бара жатқан сияқты, және олар жойылып кету қаупі төнген түрлер туралы заңмен қорғалуы мүмкін - сондықтан биологтарға олардың қайда және қайда өсіп жатқанын білу маңызды.

Түрлер бойынша өзгерістерді бақылау

Спирдің биологияны қорғау қоғамының жиналысындағы баяндамасы қоршаған ортадағы ДНҚ-ны қарастыратын оннан астам баяндаманың бірі ғана болды.

Копенгаген университетінің қызметкері Филипп Фрэнсис Томсен мұхиттағы балықтарды зерттеуде оны табысты қолданғанын айтады.

Ол Элсинорға жақын жерде судың сынамасын алды Гамлет. Ол 15 балық түрінен ДНҚ тапты, оның ішінде бір үлкен тосынсый: әдетте оңтүстікте әлдеқайда жылы суларды мекендейтін сардина.


Келісімшартты зерттеу ұйымында жұмыс тәжірибесі бар ма?

Мен CRO жалпы функциясымен таныс болғаныммен, мен бұл тәжірибенің қалай болғанын білгім келеді. Сондықтан менде келесі сауалдар болды:

Сіздің CRO қаншалықты үлкен болды (егер сіз атауды бөліспесеңіз, бұл пайдалы болады)?

Жұмыс/өмір балансы қалай болды? Әсіресе Big Pharma-мен салыстырғанда (егер сіз екеуінде де жұмыс істеген болсаңыз).

Сіздің пікіріңізше, CRO -да жұмыс істеудің артықшылықтары мен кемшіліктері? Тым ұзақ тұрудың артықшылықтары мен кемшіліктері бар ма?

CRO-ға қарсы фарма/биотехнологиямен мансаптық прогресс?

Төмендегілер туралы кез келген көмек пен түсінікті бағалайтын боласыз.

Мен Covance үшін жұмыс жасаймын, мүмкін әлемдегі ең үлкен CRO. Жұмыс өміріндегі тепе-теңдік жақсы, бірақ мен олар сізді қатты жұмыс істейді/қажырлы еңбек мәдениеті деп айтар едім, өйткені үлкен фармацевтикадағы ұқсас рөлдердің жалақысы жиі жоғары. Артықшылықтары: жақсы дайындық, қолданылған талдаулардың көптігі Жұмыстың жақсы әртүрлілігі Жақсы мансаптық өсу. Кемшіліктері: жалақының жеткіліксіздігі.

Сондай-ақ, ең үлкен профессионал (мен үшін) менің жұмысымды пайдалы, құнды және қызықты деп санаймын.

Сондай-ақ ұзақ тұрудың зияны туралы білмеймін.

Жоғарыда айтылғандай, мен үлкен фармацевтика бойынша ренументация жақсы деп ойлаймын және онда мансаптық өсу туралы айта алмаймын. Бірақ мансаптық ілгерілеу жақсы, оның ішінде алға жылжу мәдениеті бар.

Бір қызығы, менде Кованспен басқа тәжірибе болды. Рас, бұл бірнеше жыл бұрын болды, бірақ жұмыс пен өмірдің теңгерімі өте қоқыс болды, ал жалақы менің тәжірибе деңгейіме лайықты болды және сіз қосымша жұмыс уақытын есептегенде мен апта сайын міндетті түрде жұмыс істедім. шын мәнінде өте жақсы.

Мен қазір фармацевтикада жұмыс істеймін және жалақы аламын, бірақ іс жүзінде азырақ ақша табамын, өйткені мен қосымша жұмыс үшін ақы алмаймын, мен әлі де жұмыс істеймін.

Мен көп нәрсені үйрендім, бірақ мен дұрыс жағдайда оралудан тартынбаймын.

Ұзақ мерзімді CRO қызметкерлеріне қатысты стигма бар ма? Яғни, CRO шын мәнінде IP-ге ие болмағандықтан немесе құбырға жаңа препараттарды қоспайтындықтан және т.б. олар Pharma-дағы R&D рөлдері үшін қатты қарастырылмайды ма?

Мен параллель жүргізгім келеді және бұл CROs -ге қатысты екенін сезгіңіз келетінін білгім келеді.

Іскерлік әлем үшін CRO болып табылатын басқару консалтингінде сіз ірі клиенттерге операциялар мен BD байланысты мәселелерді шешуге көмектесесіз. Көбінесе жақсы жұмыс жасасаңыз, сіз бірнеше жылдан кейін клиенттік компанияда орналаса аласыз.

Егер сіз CRO -дағы R & ampD жұмысында жақсы жұмыс жасасаңыз, оны Pharma компаниясының тиісті тобы атап көрсетеді, осылайша сіз байланыстар мен ауысулар жасай аласыз ба?

Қызметкерлер үшін Covance -те денсаулық сақтау бойынша жеңілдіктер қалай?

Мен CRO стартапында жұмыс істедім, енді алпауытта (мүмкін ең үлкені) CDMO -да жұмыс істеймін.

Сіздің сұрақтарыңызға жауап беру үшін маған қосымша ақпарат қажет деп ойлаймын - сізді қандай лауазымдар қызықтырады?

Бастапқы деңгейдегі ғалым лауазымдары (қауымдастырылған ғалым I-III).

Сіз Parexel немесе PPD туралы бірдеңе естідіңіз бе және бұл жерде жағдай қалай?

Мен CRO -да 2,5 жыл жұмыс істедім, бакалаврлардан кейінгі бірінші жұмысым. Оның 100 -ге жуық қызметкері болды, бірақ ол тез өсті және қазір NC -те үлкен сайт бар, мен оны орнатуға көмектестім.

Содан кейін менің екінші жұмысым үлкен фарма болды. CRO өмірі әлдеқайда стрессті болуы мүмкін, өйткені сіз бірден бірнеше жобалар мен бірнеше клиенттермен жұмыс жасай аласыз. Менің CRO-дағы әріптестерім үлкен фармацевтикада болмаған керемет достар болды. Мен бұны әдеттегі дер едім, егер сізде 1к+ адам бар сайтта болсаңыз, адамдармен танысу қиын. Мен зертханада күтуге болатын екеуінде де ұзақ күндер өткіздім, бірақ CRO -да көбірек.

Артықшылықтары - кішігірім компаниялар сізді әртүрлі құралдарға үйретеді, жылдамырақ жұмыс істеу - бұл аз жалықтыру, фарманың жұмыс істеу тәсіліне үйрену, көбірек достар табу дегенді білдіреді. Кемшіліктері - стрессті тудыруы мүмкін, кейбіреулер стрессті сезінуі мүмкін бұрынырақ жауапкершіліктерге ие болуы мүмкін.

Мансаптық өсуді жоғарыда байланыстыруға болады. Егер сіз шағын компанияға кірсеңіз, сіз тез дәрежеде көтеріліп, жоғары лауазымға ие бола аласыз, бірақ жалақы жұмыс атауына сәйкес келмеуі мүмкін. Мысалы, Мен бірге жұмыс жасаған адамдар әлі де CRO -да жұмыс істейді, қазір мен Quotscientist -тегі CDMO биотехнологиясында менімен салыстырғанда Quotsenior ғалым болып табылады, бірақ менің жалақым жоғары. Тым ұзақ болыңыз, сонда сіз басқа рөлді табуды қиындататын жолдармен жұмыс істейсіз, бірақ менің ойымша, сізде бөлімдер арасында қозғалу еркіндігі бар.

Менің CRO, Big Pharma, сервистік инженер, CDMO тәжірибесімен: CRO -да тәжірибе алу, әр түрлі жабдықта тәжірибе алу жақсы. Сіз қай жағына бара жатқаныңызды білмеймін, бірақ HPLC және ELISA және т.б. әмбебап аналитикалық ғалым тілі. Мен қазір HPLC & quotquspecialist & quot деп санаймын және мен CRO -да болмай -ақ жету үшін күресетін едім.

u/coooosy wow, осы таңғажайып жауап үшін рахмет !! №4 төбет сияқты. Сіз CRO -да ұзақ тұру сізді Pharma лауазымына ұнамсыз үміткерге айналдырады деп ойлайсыз ба? Яғни, фармацияда болумен салыстырғанда CRO мансап қызметкері болумен байланысты стигма болады ма?

Менің алғашқы толық жұмысым CRO болды. Онда 60-қа жуық қызметкер болған. Жұмыс/өмір балансы өте лайықты және дәйекті болды. Бұл, ең алдымен, аптасына 40 сағаттық жұмыс болды және сағаттар әдетте 9-5 болды. Бізде есеп айырысу сағаттары болды, сондықтан біз неғұрлым көп жұмыс жасасақ, компания соғұрлым көп жұмыс жасады. Маған кейінірек қалуға немесе демалыс күндері келуге тура келетін шағын уақыттар болды, бірақ бұл жағдайлар аз болды. Әдетте, сіз неғұрлым көп жұмыс жасасаңыз, сыни қателік жіберіп, компания үшін ақшаңызды жоғалтуыңыз мүмкін. Мен қазір Pharma ірі компаниясында жұмыс жасаймын, ал CRO жұмысы әлдеқайда қиын болды.

CRO -да жұмыс істеудің артықшылығы - бұл әр түрлі әдістер мен өнімдердің түрлерін үйренуге және тәжірибе алуға мүмкіндік береді. Қиындықтар соншалықты терең емес, өйткені сіз жобада жұмыс жасамас бұрын бірнеше ай бойы жұмыс жасайсыз. CRO қаржылық жағынан да тұрақты, өйткені олардың клиенттері көп және өнімі жоқ. Егер өнім клиникалық сынақтан өтпесе және клиент жұмысын тоқтатса, CRO әлі де жұмыс істейтін басқа клиенттерге ие. Тағы бір кемшілігі-CRO-да ешкім көп ақша табу үшін жұмыс істемейді және сіздің төлеміңіз/жеңілдіктеріңіз әдетте орташа деңгейден төмен болады. Сіздің жобаларыңыз да сіздің клиентіңізге байланысты, сондықтан сіз кейде өте қызықсыз нәрселермен жұмыс жасауға мәжбүр боласыз. Сізде CRO -да сіздің бастығыңыз бар және сіздің клиенттеріңіз де сіздің бастығыңыз деп ойлайтындықтан, оларға тағы да қысым болады. Сізде қызықты жоба болуы мүмкін, бірақ клиент оны күтпеген жерден бас тарта алады.

Мен үшін CRO маған беретін тәжірибенің кеңдігінің арқасында мансабымды бастау үшін тамаша орын болды. Мансаптық өсуде үлкен шектеулер бар, дегенмен мен мансаптың ортасында Big Pharma-ға барар едім, содан кейін кейінірек CRO-ға қайта ораламын деп болжаймын.


Аударма

МРНҚ цитоплазмада болғаннан кейін, ол ақуыздан және рибосомалық РНҚ (рРНҚ) деп аталатын басқа РНҚ түрінен тұратын рибосомамен байланысады. Рибосоманы иРНҚ-дағы кодта көрсетілген реттілікпен аминқышқылдарын ковалентті байланыстыру арқылы ақуыз синтездейтін жұмыс орны ретінде қарастыруға болады.

Код қалай аударылады?

mRNA-дағы негіздер тізбегін үш әріп "сөздер қатары ретінде оқылатын код әріптерінің қатары ретінде қарастыруға болады."

Мысалы, егер мРНҚ -да негіздер тізбегі болса

Бұл реттілік, әрине, белгілі бір амин қышқылының енгізілуін көрсететін & quotcodons & quot деп аталатын үш әріптен тұратын сөздер тізбегі ретінде оқылатын болады. Жоғарыдағы мысалда кодондар немесе "сөздер" болады:

Осы үш әріпті сөздердің әрқайсысы адам белоктарын құрайтын 20 аминқышқылдарының біреуін енгізуді көрсетеді. Аминқышқылдары рибосомаға трансферлік РНҚ (тРНҚ) тобымен тасымалданады және әр амин қышқылына арнайы тРНҚ бар.ТРНҚ -лар РНҚ -ның бір тізбегінен тұрады, бірақ тізбек төмен қарай суретте көрсетілгендей, тРНҚ сегменттері арасындағы сутегі байланыстарымен бекітілген ілмектер құрады.

Жоғарыдағы суретте ДНҚ -дағы CAT негізгі тізбегі хабаршы РНҚ -дағы GUA кодонына айналды. МРНҚ ядродан шығып, ақуыз синтезі (трансляциясы) басталған рибосомаға қосылады. МРНҚ -дағы әрбір кодон өсіп келе жатқан ақуыз тізбегіне қосылатын белгілі бір амин қышқылын анықтады. Бұл мысалда алғашқы төрт аминқышқылдары & quot; АА1-АА2-АА3-АА4 & quot; mRNA-дағы келесі кодон "GUA" болды. GUA комплементі "CAU" болып табылады, ол амин қышқылы валинді тасымалдайтын тасымалдау РНҚ-дағы антикодон болып табылады. MRNA бойынша GUA кодонымен байланысқан валинге арналған тРНҚ -дағы антикодонды CAU. Бұл валинді келесі амин қышқылы ретімен орналастырады және жасушалық энергияны (АТФ) қосқанда, валин аминқышқылдар тізбегіндегі АА4 -ке ковалентті байланысады.

Жоғарыдағы транскрипция бөлімінде біз белгілі бір ген үшін мРНҚ құруға назар аудардық, бұл оқиғалар жасуша ядросында орын алды. Төмендегі суретте mRNA ядродан шығып, рибосомаға жабысып, трансляцияны бастағаннан кейін болатын келесі оқиғалар көрсетілген.

Алпыс бір кодон амин қышқылын анықтайды, ал қалған үшеуі ақуыз синтезін тоқтату сигналы ретінде әрекет етеді. Мысалы, төмендегі суретте UGA кодоны белок синтезінің аяқталуын білдіреді. mRNA-дағы барлық ықтимал үш әріпті кодондардың коды төмендегі көк кестеде көрсетілген. Кодта кейбір артықшылықтар бар екенін ескеріңіз. Мысалы, пролин амин қышқылына арналған төрт бөлек кодон бар. Соған қарамастан, код бір мағыналы, өйткені бірде-бір амин қышқылының үштік кодтары жоқ. Сонымен қатар, аз ғана ерекшеліктерді қоспағанда, бірдей код вирустарда, бактерияларда, протисталарда, өсімдіктерде, саңырауқұлақтарда және жануарларда жалпыға бірдей кездеседі.

Назар аударыңыз, төмендегі мысалда UGA - бұл ТОҚТАУ белгісі, яғни аминқышқылдар тізбегі толық және аминқышқылдары қосылмайды. Есіңізде болсын, бұл суреттерде кодондардың қысқа тізбегі бар және нақты ақуыз әдетте әлдеқайда ұзын реттілікке ие болады. Соған қарамастан, бұл мысалдар ДНҚ -дан мРНҚ -ға кодтың қалай транскрипцияланатынын және хромосомадағы геннің өнімі болып табылатын ақуыздағы амин қышқылдарының реттілігін анықтау үшін мРНҚ -ның қалай аударылатынын көрсетті.

Жоғарыдағы суретте геннің ішіндегі кодондардың реті (белгілі бір ақуызды кодтайтын ДНҚ сегменті) ақуыздағы аминқышқылдарының реттілігін анықтайтыны анық көрінеді. Ақуыз синтезінің бастапқы сигналы - метионин амин қышқылының қосылуын көрсететін кодон AUG. иРНҚ рибосомаға қосылған кезде ферменттер AUG кодонын тек бастапқы сигнал ретінде ғана емес, сонымен қатар үш әріпті кодондардың әрқайсысының бірінші әрпі қайсысы екенін білу құралы ретінде іздейді. Мысалы, хабаршы РНҚ жоғарыдағы суретте көрсетілген кодон тізбегіне ие болуы мүмкін, яғни,

Алайда, егер басталу сигналы бір нуклеотидке ауысса (мысалы, & quot; & quot; орнына & quot; бірінші & quot; бастап & quot; басталса), кодондар былай оқылады:

және бұл аминқышқылдарының мүлдем басқа тізбегінің синтезіне әкеледі. Аминқышқылдарының тізбегіндегі қателер, шын мәнінде, төменде сипатталғандай, мутациядан туындауы мүмкін.

Төмендегі бейнеде mRNA үлгісін ақуызға аудару кезінде болатын оқиғалардың толық мазмұны берілген.

Бұл келесі бейне транскрипция мен аударманың тамаша иллюстрациясы болып табылады, бірақ ол оларды нақты уақытта жуықтауды қамтамасыз ететін түрде көрсетеді.

АИТВ-ның қызықты нұсқасы

Адамның иммун тапшылығы вирусы (АИТВ) ретровирус деп аталады. Ол ақуыз қабықшасының ішіндегі РНҚ-ның бір тізбегінен (молекуласынан) тұрады. АИВ Т-лимфоцитпен байланысқан кезде ол лимфоцитке еніп, оның ақуыз қабығын төгеді. Кері транскриптаза деп аталатын вирустық фермент содан кейін вирустық РНҚ тізбегін жұқтырған хост жасушасының ДНҚ-сына қосылуы мүмкін ДНҚ молекуласын жасау үшін үлгі ретінде пайдаланады. Бұл жағдайда ДНҚ молекуласын құру үшін РНҚ қолданылады және бұл процесс & quot; кері транскрипция & quot;


Шекарадағы ғылым (1992)

Гендік бақылау: транскрипция факторлары мен механизмдері

1953 жылы дезоксирибонуклеин қышқылының (ДНҚ) қос спиральды құрылымы анықталғаннан бері биологтар генетика ғылымының егжей-тегжейін түсіну үшін жарыса бастады. Олар ДНҚ процесінің жұмысына қаншалықты терең енсе де, күрделілік пайда болады, бұл құрылымдық механизмдерді сипаттайтын бүкіл бейнені ашатын ертедегі оптимизмге қарсы тұрады. Енді организмдегі өмір сенімді болу үшін ДНҚ бағдарламасының басшылыққа алынатын динамикалық процесс ретінде дамитын сияқты, бірақ сағат механизмінің болжау мүмкіндігіне бағынбайды. Ең қызықты сұрақтардың бірі ДНҚ-ның өзі өз ақпаратын ағзаға қалай жеткізетін процестің алғашқы қадамын қамтиды. Frontiers симпозиумында бірнеше жетекші генетикалық ғалымдар ДНҚ -ның нұсқауларын жасушаның рибосомалық ақуыз өндіру фабрикаларына жеткізу үшін РНҚ молекулалары пайда болатын бірінші кезеңнің транскрипциясы мен жүргізілуі туралы зерттеулері туралы айтты. Талқылауға Ховард Хьюз медициналық институтының зерттеушілер тобын басқаратын және Калифорния университетінің Беркли қалашығындағы молекулалық және жасушалық биология кафедрасында сабақ беретін Роберт Цзян шолу жасады.

Массачусетс технологиялық институтының Уайтхед институтының қызметкері Эрик Ландер сеансты ұйымдастырды: «гендік бақылаудың әр түрлі көріністерінде үйлестірілген бейнесін беру үшін, ол қолданылатын биологиялық мәселелер де, адамдар оны түсіну үшін қолданатын әдістер». Мақсат - тырысу болды

«симпозиумда биолог емес адамдарға геномның өз гендерінің қайда екенін және бұл гендерді қалай білдіретінін түсінуін қамтамасыз етіңіз».

Мүмкін, 20 ғасырдың екінші жартысындағы басқа ғылыми жаңалықтар ДНҚ құрылымы мен қызметін түсіндіруге әсер еткен ғылым мен мәдениетке әсер еткен жоқ. Молекулалық биология саласы өмір туралы ғылымдардың алдыңғы қатарына шықты, және оның тәжірибешілері осы түсініктерден қосымшаларды тез әзірлеген сайын жаңа көкжиектер үздіксіз пайда болады. Генетика деп аталатын жұмыс элементтері енді қайталануы және өндірілуі мүмкін, содан кейін оларды жалпы қабылдайтын және олардың жаңа нұсқауларын орындайтын тірі организмдерге қайта енгізілуі мүмкін. Рекомбинантты ДНҚ технологиясы мен гендік терапия біздің медицина туралы көзқарасымызды ғана емес, сонымен қатар қоғамның оның биологиялық тағдырын, мүмкін оның эволюциясын бақылаудың негізгі сезімін өзгертуге уәде береді.

ДНҚ Қалай жұмыс істейді

Қазіргі генетиканың маңыздылығына қарамастан, оның көптеген негіздері әлі де кеңінен түсінілмеген. ДНҚ туралы білгендердің қысқаша мазмұны транскрипция және ген экспрессиясы туралы талқылауға пайдалы кіріспе бола алады:

Барлық тіршілік үшін тұқым қуалайтын генетикалық ақпарат ДНҚ деп аталатын молекула түрінде келеді. Өсімдік немесе жануар ДНҚ-ның толық жиынтығы организмдегі әрбір жасушаның ядросында орналасқан. ДНҚ молекуласының құрылымына негізгі жұптар деп аталатын өте ұзын тізбектер жатады, олардың төрт түрі бар. Ген - бұл төрт негізгі жұптың белгілі бір тізбегі бар, оған бірегей сипат беретін осы жолдың сегменті. Гендер бірінен соң бірі байланысады, ал ДНҚ тізбегі хромосомалар деп аталатын күрделі құрылымдарда жүреді, олардың ішінде адамда 23 жұп бар. Зерттеушілер адамдағы дискретті гендердің санын шамамен 100 000 деп есептеді. ДНҚ тұжырымдамасын түсіндіру үшін Сан -Франциско, Калифорния университетінің қызметкері Дуглас Ханахан магнит таспаның метафорасын шақырды, ол «барлық жағынан бірдей көрінеді, бірақ оның ішінде ақпараттан тұратын дискретті әндері бар» (немесе болуы мүмкін). Генді белгілі бір әнге ұқсатуға болады.

Бұл суреттің жалпы сұлбасы 1950 жылдардың басында белгілі болды, бірақ электронды микроскоптың өзі ДНҚ молекуласының қалай құрылымдалғанын дәл ашпады. Британдық биофизик Фрэнсис Крик пен американдық молекулалық биолог Джеймс Уотсон ДНҚ-ның қос спиральды құрылымын алғаш рет ұсынған кезде, найзағай молекулалық биология мен биохимияда жаңғырықты. А емес, әлдеқайда көп

құрылымының жіктелуі, бұл ашылу болды, оның салдары барлаудың кең аймағын ашты. Неліктен соншалықты маңызды? Өйткені бұл құрылым ДНҚ -ның рөлі мен функциясын жеңілдетеді, сондықтан негізгі генетикалық ақпаратты декодтау мен өзгертудің бүкіл үдерісі кенеттен өмір алфавиті деп аталатын нәрсенің пердесін тартып алды.

ДНҚ құрылымы молекуланың кодталған ақпаратты сақтау мен жеткізу үшін қалай жұмыс істейтінін бірден көрсетеді. Қосымша негіздер мен тиминмен мдашаденин мен гуанинмен цитозин арасындағы химиялық байланыстың әлсіздігімен және әр жұп керісінше және барлық тіршілік формаларындағы ақпараттың мұрагерлік қоймасында қарапайым сигналдардың кодталған тізбегі ретінде қалыптасады. Сигналдар Уотсон мен Крик ашқан қос спираль құрылымында орналасқан. Арқанның екі тізбегін қатарынан суреттеңіз, олардың әрқайсысының ұзындығы бойынша химиялық негіздер тізбегі бар (5.1 -сурет). Бірінші арқанның негізі аденин (А) болғанда, оған қарама -қарсы негіз екінші арқанға жатады

5.1-сурет Қос спиральды ДНҚ-ның қаңқа моделі. Құрылым 34 ангстром аралықтарында қайталанады, бұл әрбір тізбектегі 10 қалдыққа сәйкес келеді. (БИОХИМИЯНЫҢ 3 -ші басылымындағы 77 -б., Люберт Страйер. Авторлық құқық және көшірме 1975, 1981, 1988. Люберт Страйер. W.H. Фриман мен компанияның рұқсатымен қайта басылған.)

тимин болады (Т). Сондай-ақ, керісінше, тимин бір жіпте пайда болса, аденин екінші жіпте қарама-қарсы болады. Дәл осындай логика цитозинмен (C) және гуанинмен (G) ұқсас жұптасуларға қатысты. Бұл негіз жұптары қарама-қарсы жіптегі комплементарлы серіктесімен әлсіз химиялық байланысқа жақындығы арқылы көлденең байланысты көрсетеді. Бірақ тік ось бойымен (арқанның ұзындығы) келесі төрт негіздің кез келгені пайда болуы мүмкін. Осылайша, арқан оны бір ғана тізбек деп атайды, не сезімтал тізбек, не антисезімді тізбек & mdashof ДНҚ кез келген A, C, G және T тізбегіне ие болуы мүмкін. Басқа тізбек міндетті түрде қосымша тізбекке ие болады. The код жай ғана негізгі жұптардың тізбегі болып табылады, әдетте тек жіптердің біреуіне қарау арқылы жақындайды.

Өмірдің күрделілігін түсіндіруге тырысқан ғалымдар келесі кодты шешуге көшті. Төрт нуклеотид негізі генетикалық алфавиттің негізгі әріптері екені анықталғаннан кейін сұрақ туындайды: олар сөздер қалай жасалады? Жауап он жыл ішінде белгілі болды: олардың кез келген үшеуінің 64 мүмкін комбинациясы және үштік деп аталды және олар ДНҚ-ның бір тізбегі бойымен байланысқан кезде, әрқайсысы «амин қышқылын жасау» туралы нұсқау берді.

Өсімдіктер мен жануарлар жасушаларында 20 аминқышқылдары ғана табылған. 64 «сөз пәрменін» 20 нәтижеге сәйкестендіру аминқышқылдарының бірқатарын кодон ретінде белгілі бір үш әріптен тұратын «сөздер тізбегі» немесе нуклеотидтік триплетпен басқаруға болатынын көрсетті (5.2-сурет). Түсініктеме қызықты сұрақ болып қала береді және әзірге ең жақсы болжам қателіктен қорғау теориясы болып көрінеді: кейбір аминқышқылдары үшін «типографиялық қате аудармада» қате болуы мүмкін кодондар оқуды оңай шығармайды. қате, себебі бірдей нәтижені бірнеше кодон шақырады.

Ханаханның айтуынша, кодондар ақуызды кодтау туралы ақпаратты ДНҚ сақтау орнынан, жасуша ядросынан ақуыз синтезі орнына, цитоплазмаға беруге қызмет етеді. Ақпаратты тасымалдау құралы - РНҚ. ДНҚ, оның негізгі көшірмесі. Бұл код жасуша ядросында қалады. РНҚ, химиялық құрылымы бойынша ДНҚ -ға өте ұқсас молекула, ақпараттың үлгісі болып табылады және оны жасуша ядросынан тыс цитоплазмаға апарады, онда ол берілген тізбекті жасау үшін қолданылады. ақуыздардан.

Хабарлама транскрипциясы жасалғаннан кейін оның аудармасы ақырында пептидтік байланыстармен біріктірілген ұзын, сызықты тізбектерге біріктірілген аминқышқылдарының сериясын өндіруге (полимерлеуге) әкеледі, олар өз кезегінде әлсіз химиялық әсерге байланысты қызықты, көбінесе глобулярлы молекулалық пішіндерге айналады. Әр түрлі амин қышқылдарының арасындағы және олардың арасындағы туыстық.

5.2-сурет А) Полирибосоманың диаграммасы. Әрбір рибосома хабаршы РНҚ (мРНҚ) тізбегінің 5' ұшында бастапқы сигналға бекітіледі және молекула бойымен жүріп жатқанда полипептидті синтездейді. Бір мРНҚ молекуласына бір уақытта бірнеше рибосомалар қосылуы мүмкін, бүкіл жинақ полирибосома деп аталады.

(B) Транскрипция және аударма. МРНҚ нуклеотидтері ДНҚ -ның бір тізбегінің қосымша көшірмесін қалыптастыру үшін жиналады. Үш топтың әрқайсысы белгілі бір тасымалдау (тРНҚ) молекуласының антикодон аймағындағы үш нуклеотидтер тобына комплементарлы кодон болып табылады. Негіздің жұптасуы орын алғанда, өсіп келе жатқан ақуыз тізбегіне тРНҚ молекуласының екінші ұшында тасымалданатын амин қышқылы қосылады. (Watson et al., 1987, 84 б. Рұқсатымен қайта басылған. Авторлық құқық және көшірме 1987, Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc.)

Бұл қадамдар химиялық тұрғыдан қызықты, бірақ Фронтиерс симпозиумында ғалымдарды мәжбүр еткен жұмбақ хабаршы РНҚ (мРНҚ) деп аталатын рибонуклеин қышқылының түрімен жасалған бастапқы транскрипттің айналасында жатыр. Цзянның «Жануарлар жасушасындағы гендердің реттелуі: транскрипция факторлары мен механизмдері» шолуы жоғарыда айтылған негізге тоқталып, ғалымдардың mRNA процесін зерттегенде зерттеп жатқан негізгі мәселелерін ұсынды. Оның әріптестері генді реттеу бойынша сессияда әр түрлі организмдердің реттелуін зерттеуге негізделген қызықты нәтижелерді суреттеді: Арнольд Берк, Калифорния университетінен, Лос -Анджелес, Кевин Струхл вирустарынан, Гарвард медициналық мектебінен, ашытқы Рут Леманнан, Уайтхед институтынан, жеміс шыбындарында және Ханаханда, тышқандарда. Олар симпозиумға өз жұмыстарын түсіндірді және оның салдары адам генетикасын нақтылауға және өмірдің қалай жұмыс істейтіні туралы кеңірек суретті толтыруға қалай көмектесетінін ұсынды.

ДНҚ РӨЛІ

Кодталмаған ДНҚ&mdashЖұқпалылық, пунктуация немесе қарапайым қалаусыз ба?

Ғалымдар «аминқышқылдар тізбегін құрады» деп айтпайтын кодталмаған гендердің көпшілігі ештеңе айта алмайтынын нақты айта алмайды. Цзян бұл сұраққа қатысты көптеген болжамдарды естіді: «Даладағы адамдардың көпшілігі адам геномының өте аз ғана пайызы шын мәнінде ... барлық ауыр жұмыстарды атқаратын ақуыздарды кодтайтынымен келіседі. Мен бұл аралық тізбектің бәрі мүлдем маңызды емес екенін айтқым келеді. Шындығында, біз олардың не істейтінін білмейміз ». Ол ғалымдар арасында қызықты құбылысты атап өтіп, «кейбіреулер оны қоқыс деп атайды», ал басқалары өзіне ұқсайды »,« білмеймін »деп айтуды жөн көреді», - деп түсіндірді. ойша оны транскриптті өзгертетін және әсер ететін тыныс белгілері ретінде жіктеңіз. «Көптеген пунктуациялар жүріп жатыр, бірақ әлі де сұрақ туындайды: неге қосмекенділерде ДНҚ бізден әлдеқайда көп? Неліктен қарапайым лалагүлде ДНҚ көп, ал адамда метаболикалық процестер мен mdashdoesn сияқты күрделі. Бұл қажет емес сияқты ма? Шындығында, көптеген адамдар бұл тізбектер сіз бен біздің арамыздағы анағұрлым нәзік айырмашылықтар мен айырмашылықтар үшін бар ма, жоқ па деп сұрайды.

Эрик Ландер, артық немесе қалаусыз гендерге деген қызығушылыққа жауап бере отырып, жиі қойылатын сұрақ: «Егер ол пайдалы болмаса, неге ол жерде? Ол былай деп жалғастырды: «Эволюциялық тұрғыдан алғанда

Әрине, бұл мәселе керісінше: сіз одан қалай құтыласыз? Заттардан құтылу үшін табиғи сұрыпталу арқылы жұмыс істеу керек, егер бұл проблема болмаса, неге оны қоқысқа тастайсыз? Бұл, бәлкім, өмірдің оған деген көзқарасы.» Вестигиалды белгілер эволюциялық сатының жоғары сатыларында сирек емес, деп атап өтті Ландер, ал «мысалы, вирустар бәсекелесу үшін әлдеқайда үлкен қысымға ұшырайды және осылай жасайды. олардың ДНҚ -ларын тиімді репликациялау арқылы ».

Дегенмен, біздің жасушаларымыздағы биологиялық механизмдердің таңғаларлық күрделілігі, дәлдігі және уақыты Цзянға және басқаларға нақты шекараланған кодтау гендер арасындағы нуклеотидтік негіз тізбегі өмірлік маңызды функцияға ие екенін көрсететін сияқты. Немесе, мүмкін, бірқатар функциялар. Енді геномды картадан шығаратын ғалымдар қоятын сұрақтар нақтырақ әрі нәзік бола бастағанда, геннің анықтамасының өзі дірілдей бастайды. Берілген хромосомада жиналған қос спиральды метафорадан кейін бір-бірімен байланысқан жіп тәрізді гендерді дискретті інжу-жіп ретінде тұжырымдау ыңғайлы. Бірақ Цзянь негізгі тізбектердің жартысынан азы ақуызды құруға код беретіні туралы ашудың маңыздылығын күшейтеді.

Ол адам геномының үлкенірек (үш немесе төрт есе) «кодталмаған» бөлігінде қамтылған хабарламаларды іздейді. Карталау бір нәрсе: ақырында суперкомпьютерлердің және ДНҚ материалын зерттеуге арналған тәжірибелік және микроскопиялық әдістердің көмегімен зерттеушілер армиясы барлық нуклеотидтік негіз жұптарының жалпы, сызықтық тізбегін көрсететін картаны диаграммалайды. Адамдарда 3 млрд. Алайда, Цзян үшін бұл жұмбақтардың үлкен үйіндісін жинау сияқты болады. Ол келесі кезеңге қарап, басқатырғышты біріктіруге тырысады, бірақ процестің осы бастапқы кезеңінен бастап жеке бөліктердің өлшемі мен пішіні қандай болатынын нақты айту қиын. Ол жиналған суреттің атауын біледі: «ДНҚ өмірдің барлық күрделі күрделілігін қалай басқарады».

Бір ерте түсінік маңыздылығын дәлелдейді және күрделі және динамикалық жүйелерді зерттейтін ғалымдар ашқан ашуларды қайталайды: адамдағы триллион жасушаның әрқайсысы бір кездері ДНҚ жасаған, машина сияқты жұмыс істейтін автономды құрылым емес. Өмір - бұл шексіз көптеген және шексіз нәзік реакциялар мен болып жатқан жағдайларға жауап беруді талап ететін процесс. Мұны түсіндірудің формальды әдісі - бұл генотип ретінде организмдегі негіздердің нақты жалпы тізбегіне, ал фенотип ретінде генотип дамитын нақты физикалық өмір формасына сілтеме жасау. Өзара әрекеттесетін динамикалық құбылыстардың жүйенің эволюциясына әсері қарастырылғанда, айырмашылық бұрынғыдан да маңызды болады. Биологтар арасында танымал ұран

барады: эволюция тек генотипті қамтамасыз етеді, фенотип төлемдерді төлеуі керек.Цзян мен оның әріптестері жасушалық деңгейде&mdashбұл молекулалық биологтар іздейтін және ДНҚ ақырында оның әсерін беретін деңгейде&mdash нұсқаулары жай ғана жазылмайды, содан кейін тұрақты және детерминирленген сағат сияқты бітеді деп қатты күдіктенеді. Жасушада орындалатын биохимиялық және болжамды & mdashfunctions -тан басқа инстинктивті емес белгілердің көпшілігінде жетекші интеллект болуы керек және бұл интеллект ДНҚ -да кодталуы керек. Және бұл заманауи генетиктерді ДНҚ бағдарламасын әрекетке айналдыратын процесті бастайтын функциялардың өзі мәжбүр етеді.

Биологияның орталық догмасы

Крик пен Уотсон өздерінің әйгілі жаңалықтарын ашқаннан кейін көп ұзамай олар өздерінің жеке зерттеулерін жүргізді, ал Крик кодты ашуға көмектескені үшін ең үлкен құрметке ие болды. Бұл процессте ДНҚ мүлде актер емес, организм жасушаларының өмірлік жоспарының пассивті негізгі көшірмесі екені белгілі болды. Крик биологияның орталық догмасы мен өмірлік процесті қамтамасыз ететін ақуыздардың соңғы өндірісіне дейінгі ДНҚ -дан ақпарат ағынына қатысатын қадамдар тізбегіне жауап берді (5.3 -сурет).

Молекулалық биологтар мен биохимиктер осы әр түрлі қадамдарда көптеген қызықты және күтпеген құбылыстарды ашты. Бірақ бірінші қадамда жасалған транскрипт түсінікті маңызды, өйткені қандай да бір түрде үлкен ДНҚ мастер-жоспарының және дұрыс геннің немесе гендер тізбегінің тиісті бөлігіне қол жеткізу, кеңес беру және келесі қадамға беру үшін аудару керек. Осылайша, транскрипцияның және көбінесе гендердің экспрессиясы және mdash деп аталатын негізгі сұрақтары әлемнің кейбір жетекші генетиктерінің, соның ішінде Цзян мен оның әріптестерінің симпозиумның гендерді реттеу сессиясында назарын аударады, олар жауап іздеу үшін мРНҚ процесін эксперименталды түрде қалай зерттейтінін түсіндірді.

Ұяшықта көптеген тапсырмалар бар және оларды орындау үшін бағдарламаланған сияқты. Сонымен қатар, жасуша қоршаған ортаға әсер етуі керек және осылайша оның жасуша мембранасындағы құбылыстарды тапсырмаға арналған рецепторлармен үнемі сезініп отырады, содан кейін ядроға химиялық кодталған сигнал береді. Бұл ақпаратты өңдеу, метафораны жалғастыру үшін бағдарламалық жасақтама қажет және бағдарлама гендерде орналасқаны сөзсіз. Бұл қажетті ақпарат орналасқан геномның тиісті бөлігін табу транскрипциялық аппараттың жұмысы. Тұжырымдамалық түрде сигналдардың екі санатын алуға болады,

5.3 -сурет (Жоғарғы) 1956 жылы Фрэнсис Крик орталық догма ретінде атаған генетикалық ақпарат ағынының жолы. Көрсеткілер генетикалық ақпаратты беру үшін ұсынылған бағыттарды көрсетеді. ДНҚ-ны қоршап тұрған көрсеткі ДНҚ-ның өзін-өзі репликациялау үлгісі екенін білдіреді. ДНҚ мен РНҚ арасындағы көрсеткі барлық жасушалық РНҚ молекулаларының ДНҚ шаблондарында жасалғанын көрсетеді. Сәйкесінше, барлық белоктар РНҚ үлгілерімен («аударылған») анықталады. Ең бастысы, соңғы екі көрсеткі бір бағытты ретінде ұсынылды, яғни РНҚ тізбегі ешқашан ақуыз үлгілерімен анықталмайды және ДНҚ ол кезде РНҚ үлгілерінде жасалады деп ойламаған. (Уотсон және т.б. рұқсатымен қайта басылған, 1987, 81-бет. Авторлық құқық & көшірме 1987 The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc.). (Төменгі жағында) Транскрипция мен трансляция прокариоттарда (А) тығыз байланысқан, ал эукариоттарда (В) олар кеңістіктік және уақытша бөлек. Прокариоттарда бастапқы транскрипт мРНҚ қызметін атқарады және ақуыз синтезінің үлгісі ретінде бірден қолданылады. Эукариоттарда мРНҚ прекурсорлары цитозолға тасымалданбас бұрын ядрода өңделеді және біріктіріледі. [Дж. Дарнелл, Х. Лодиш және Д.Балтимордан кейін. Молекулярлық жасуша биологиясы (Scientific American Books, 1986), б. 270.] (716 -б. БИОХИМИЯ 3 -ші басылымында, Люберт Страйер. Авторлық құқық және көшірме 1975, 1981, 1988. Люберт Страйер. В.Х. Фриман мен компанияның рұқсатымен қайта басылған.)

бірақ сол формада болуы мүмкін. Біреуін алдын ала бағдарламаланған деп санауға болады, мысалы, жасуша өзінің табиғи өлімімен өле бастағанда, оны ауыстыру керек және ұрпақ жасушасы үшін толық жаңа ДНҚ жиынтығы жасалуы керек. ДНҚ репликациясының мұндай оқиғасы биологиялық тұрғыдан болжауға болады, сондықтан оны бағдарламаның өзінде болжауға болады. Сигналдың басқа түрі, бәлкім, әлдеқайда көп: күрделі нәрсеге жауап беру қажеттілігі, кейбір жасушадан тыс оқиғаларға реакция немесе жасушаішілік реттеуші қажеттілікке жауап қажет. Сигналдың осы соңғы түрімен РНҚ транскрипциялаушы фермент, РНҚ полимераза қандай да бір түрде қажетті ақпарат сақталатын ДНҚ кітапханасының тиісті бөлігін іздей алады, оны транскрипция арқылы көшіреді, содан кейін транскриптті келесіге жеткізе алады. процестегі қадам, бұл оны ядродан тыс рибосомаларға жылжытады. Олар өндіріс фабрикасы ретінде сипатталған, онда дене ақуыздары РНҚ -ның басқа нұсқасы рибосомалық РНҚ (рРНҚ) көмегімен жиналады. Тағы да орталық догма.

Транскрипция факторлары

Цзян кодтың күрделілігін ашудың кілті хабаршы РНҚ транскрипциясының қалай жасалғанын түсінуде деп санайды. РНҚ -полимеразаның жұмыс істеуінің химиялық ережелері өте жақсы түсінілгендіктен, ол ақуыздың геномның тиісті бөлігін немесе бөлігін қалай табатынына қатысты неғұрлым нәзік жауаптар іздейді. . Оның зерттеуі көрсеткендей, бұл жауап кем дегенде бірнеше құбылысты қамтиды, бірақ қазіргі кезде оның мақсаты - транскрипция факторлары деп аталатын белоктар жиынтығы. Уақыт транскрипция процесінің маңызды құрамдас бөлігі болғандықтан, генетиктер ақуыздардың тез өртенуі қалай үйлестірілгенін түсінуге тырысады: тек қана емес, қашан. Бұл түпкілікті өнім, дененің ақуыздарын құрайтын ұзын полипептидтік тізбектер түзілген кезде сызықты болады. Бұл ұзын жіп, бағдарламаның өнімі ретінде ойластырылғанда, ақуыздарды шақырудың және жинаудың реті ретінде қарастырылуы мүмкін, себебі олар бір бағытта ұзақ тізбекте химиялық байланыс арқылы бірінен соң бірі байланысады. Рибосомалық жасушалық фабрикалар ақуыздарды секундына 30 -дан жоғары шығарады. Бір ғана қиялды мысал: егер РНҚ полимераза ДНҚ тізбегі бойынша төмен қозғалса және 1,34 секундта код UCA (серин) деп жазылса, 1,37 секундта ACG (треонин), содан кейін 1,40 кезінде GCA (аланин) деп жазылады, БАУ оқуын кешіктіру мүмкін емес, немесе ақуыздар дұрыс бөлінбейді.

ақуыздар тізбегі, нәтижесінде полипептидтік тізбек басқаша болады және бүкіл жүйе бұзылады.

Электронды микроскоптың арқасында Цзянь транскрипция процесінің қозғалмалы суреттерін қолданыста бере алды. Бұл драмадағы актерлердің барлығы дерлік белгілі бір формадағы белоктар болып табылады, бұл транскрипцияны жасауға жауапты негізгі зат - РНҚ полимераза II деп аталатын күрделі ақуыз. РНҚ-полимераза II – шамамен 10 түрлі полипептидтерден тұратын көпсубъектілік фермент.

Бірінші қадам - ​​ДНҚ тізбегін хроматинмен байланысты компоненттерден тазарту, сондықтан оған РНҚ полимеразасы ене алады. Эукариоттағы ДНҚ молекуласы ДНҚ шаблонынан тазартылуы тиіс гистон деп аталатын ақуыздар кешеніне оралған. Содан кейін екі қосымша тізбек жергілікті түрде таралады, ал РНҚ полимеразасы транскриптті құру үшін бір тізбек бойымен қозғала бастайды. Нуклеотидтік негіздерді оқу арқылы ол химия қажет ететін негізді өндіре отырып, мРНҚ -ның қосымша тізбегін құрады. МРНҚ транскрипті - бұл урацилді тиминмен алмастыратын көшірме және mdash, ДНҚ -ның сезімтал тізбегінің РНҚ доменінің бірден -бір негізгі өзгерісі, ол бұрын бір -бірімен байланысқан антисезімділік тізбегі, оның химиялық қоспасы немесе аналогы, үлгі ретінде пайдаланылады. 5.4-сурет). Үлгі шығарылмайды

5.4 -сурет РНҚ транскриптінің созылуы кезіндегі транскрипциялық көпіршіктің моделі. Дуплексті ДНҚ РНҚ -полимеразаның алдыңғы ұшында оралады және оның артқы жағында қайта оралады. РНҚ-ДНҚ гибридті спираль синхронды түрде айналады. (710 б. БИОХИМИЯ 3 -ші басылымда, Люберт Страйер. Авторлық құқық және көшірме 1975, 1981, 1988. Люберт Страйер. W.H. Фриман мен компанияның рұқсатымен қайта басылған.)

дәл көшірме, бірақ сезімтал тізбектің қосымша көшірмесін жасау үшін негізгі химияны қолданады.

Цзянь химиялық оқиғалардың өзіне емес, РНҚ -полимеразаның қайдан бастау керектігін, содан кейін қай жерде транскриптті аяқтау керектігін қалай білетініне назар аударады. Ол транскрипция факторлары деп аталатын белоктарды зерттеп, зерттеп жатқан негізгі рельефте транскрипцияның "қай жерін" іздеуге бағыттау үшін промоторлар мен күшейткіш аймақтар, интрондар мен экстрондар сияқты белгілер бар. Бұл аймақтардың атқаратын рөлдері негізінен белгісіз және олар молекулярлық биолог пен биохимикке жаңашыл қызығушылығы бар бай терра инкогнита ұсынады. Цзян айтқандай, «РНҚ -полимераза өте нәзік» және геномның дискретті бөліктерін ажырата алмайды. Бұл «шаблонның ДНҚ реттілігіндегі өте нәзік айырмашылықтарды тануға арналған және қажетсіз ақпаратты нақты бөлігін оңай ажырата алатын етіп жасалған сияқты. Олардың шешуші күші өте жоғары», - деді ол. Зонд ретінде қолданылатын олар генетиктерге ұзындығы 6-8 нуклеотидтерден кем емес ДНҚ бөлігін орналастыруға мүмкіндік береді.

Қарапайым организмдерден сызба сабақтары

Арнольд Берк айтқандай: «тыныс белгілері қандай?» Берк адамдарға суық тиюді тудыратын 100-ге жуық вирустардың бірі 2 типті аденовирус деп аталатын вирустың белгілі бір түріндегі әлдеқайда қарапайым геномды зерттеу арқылы осы сұрақ бойынша маңызды жұмыс жасады. Белгілі суық вирустардың бұл әртүрлілігі Беркке «сондықтан жыл сайын суық тиюге болады» деп қорытынды жасауға мүмкіндік береді. Оның әсеріне тұрақты иммунитетті қалыптастыру үшін бір ғана экспозиция жеткілікті болғандықтан, онымен зертханада жұмыс істеу қауіпсіз. Адам геномындағы 3 миллиард базалық жұппен салыстырғанда, аденовирустың шамамен 36 000-ы ғана бар. Логикалық қорытынды - бұл вирустың дифференциалды есептеулер жүргізуіне немесе хаос теориясының философиялық және ғылыми салдары туралы ойлануға міндетті болмаса да & mdashit неғұрлым тиімді геномға ие. Яғни, вирус геномында қажетсіз немесе қосымша (яғни оның айқын қызметі анықталмаған) ДНҚ-ның азырақ үлесі бар. «Ол зертханада жақсы өседі, онымен жұмыс істеу ыңғайлы» және оның транскрипция тәртібі салыстырмалы түрде айқын болуы керек.

Вирустың стратегиясы, ол қабылдаушы жасушаның ішіне енген кезде, жасушаның ДНҚ-ны транскрипциялау және аудару мүмкіндігін пайдалану болып табылады. Вирустың ДНҚ -сы «осыларды көбейтіңіз» дегенді айтады. «Белоктар жасау» деген нұсқауларды табу қиын емес, өйткені олар кез келген ДНҚ кодының жүрегі болып табылады. Бірақ адам және басқа геномдардың көпшілігінде басқалары анықталғаннан бері

Қызықты ДНҚ бар, вирус қарапайым нұсқауды таба алмайды, «осыларды көбейт» нұсқаулық тізбегі. Вирус хост-жасушаның түпнұсқалық генетикалық бағдарламасын өз мақсатына айналдыру үшін қолданатын бір немесе бірнеше өте нақты транскрипция факторларының орнын табуы керек, ол өзін-өзі репликациялайды. Егер ол баратын орынды таба алса, ол жеңеді. Берк айтқандай, «жасуша вирустық ДНҚ мен өзінің ДНҚ -сын ажырата алмайды, және ол осы вирустық ДНҚ -ны оқиды, содан кейін жасушаға не істеп жатқанын тоқтатып, өзінің барлық энергиясын мыңдаған көшірмелерді шығаруға жұмсауға нұсқау береді. осы вирионнан ».

Берк эксперименті вирустық геномның салыстырмалы қарапайымдылығын толық пайдаланады. Экспериментальды мақсат-ДНҚ тізбегінде промоутерлік аймақ деп аталатын және «тыныс белгісін» түсіндіру, ол «транскрипция факторларына және РНҚ полимеразасына ДНҚ транскрипциясын бастауды үйретеді» деп түсіндірді. «Полимеразаны қайда бастау керектігін айтатын бақылау аймақтарының кейбірі сіз жасушалық гендер үшін табылған бақылау аймақтарымен салыстырғанда өте жеңілдетілген» болғандықтан, Берк E1B транскрипциялық қондырғы үшін промоутерлік аймақта тұра алды. Бұл процесс гендік инженерияның негізгі хаттамаларының бірін көрсетеді.

Вирустық геномның қарапайымдылығына байланысты ол және оның командасы мақсатты аймақты бұрын картаға түсірілген ген аймағынан 68 негізгі жұпқа дейін тарылту арқылы бастады. Одан да жақынырақ мақсат қою үшін олар келесі эксперименттік жүгірулерде шағын базалық аймақтарды жою немесе өзгерту арқылы мутанттарды құрды. Сынақ пен қателік процесі ақырында жұмыс істейтін негіздердің дәл реттілігін табады, яғни хост ұяшығында транскрипцияны бастайды. Нәтиже – вирустық геном бойынша белгілі бір промоторлық аймақты нақтылау, осы промоторлық аймақпен әрекеттесетін транскрипция факторлары туралы көбірек білім және, Берк үміттенеді, жануарлар жасушаларындағы күрделі промоторлық аймақтардың құрылымы мен қызметі туралы кейбір ауыспалы қорытындылар.

Ақуызды ДНҚ-ға байланыстыру мәліметтерін зерттеу

Берк пен Цзянь сынды зертханалық эксперименттерді орындаудағы алғашқы кедергілердің бірі - жұмыс істеу үшін транскрипциялық фактор ақуыздарының жеткілікті мөлшерін алу. «Олар өте қиын, өйткені олар жасушада бірнеше мыңдаған басқа ақуыздармен бірге аз мөлшерде шығарылады, сондықтан сіз осы ақуыздарды аулап, олардың қасиеттерін зерттей білуіңіз керек», - деп түсіндірді Цзян. Алайда, олардың құрылымында ДНҚ тізбегінің химиялық бейнесін танитын беті болғандықтан, экспериментаторлар синтетикалық ДНҚ тізбегін жасай алады,

сынақ және қате арқылы, олар ақырында олар оқшаулауға және тазартуға тырысатын ақуыздың профиліне сәйкес келеді. Бұл ДНҚ -ның аффиниттік бағандары қатты субстратқа бекітіліп, химиялық ерітіндіге салынады. Мыңдаған үміткер белоктары бар ерітінді генетиктер байланыстыру орындары деп атайтын осы байланыстырылған ДНҚ жолдарынан жуылған кезде, мақсатты транскрипция факторы оның тән байланыстыру тізбегін таниды және химиялық түрде зондқа жабысады. Транскрипция факторы қолында болғаннан кейін оны талдауға және көбейтуге болады, көбінесе зертханалық уақыттың жеткілікті ақылға қонымды мөлшерінде 10 5 факторға дейін.

Цзянь байланыстырушы зерттеулер жүргізудің басқа әдісін көрсетті, яғни транскрипция факторымен байланысатын және байланыстыратын ДНҚ тізбегінің кіші аймағын оқшаулау. Бірінші қадам - ​​радиоактивті таңбалау арқылы ДНҚ генінің аймағын белгілеу, содан кейін байланыстыру үшін транскрипция коэффициентін жіберу. Әрі қарай, «шабуылдаушы агенттермен, ұсақ химиялық заттармен немесе ДНҚ-ны кесетін ферментпен» байланысты тексеруге тырысады. Байланыстырылған ақуыз ДНҚ -ның белгілі бір аймағын осы агенттердің химиялық шабуылынан қорғайды және осылайша тану орнын егжей -тегжейлі картаға түсіруге мүмкіндік береді. «Гельдік электрофорез үлгілері ақуыз өзара әрекеттесетін нуклеотидке айта алады» (5.5 -сурет).

Міндетті зерттеулер бойынша бірнеше жыл тәжірибеден кейін Цзянь және басқа молекулалық биологтар белгілі бір нәрсені тани бастады қолдар , транскрипция факторын байланыстыратын домендерді көрсететін құрылымдар. Ең маңыздыларының бірі-мырыш саусақтары, бұл цистеин мен гистидин қалдықтары арасында орналасқан мырыш молекуласы бар амин қышқылдарының белгілі бір тобы. Байланыстыратын зерттеулерде күрделі белоктарды талдау қайта-қайта Цзянға бұл «танылатын белгіні... мырыш саусақты» көрсетті, ол және оның әріптестері «ДНҚ-ны байланыстырады» деп есептеді. Кейінгі талдау оның шын мәнінде әдетте тиімді байланыстыру доменіне енгізілгенін көрсетті. Дәл осы мамандандырылған зерттеу саласында Цзянь бұл табуды «өте қуатты ақпарат» деп атады, бұл мырыш-саусақпен байланысатын ақуыздардың үлкен тобын каталогтауға әкелді. Басқа ұқсас міндетті қолтаңбаны олар спираль-бұрылыс-спираль немесе «гомеодомен» деп атайды.

Транскрипцияны зерттеу үшін генетиканың күшін пайдалану

Биохимик Кевин Стрюл симпозиум қатысушыларына өзінің салыстырмалы қарапайымдылығы мен жылдам репродуктивтілігі оны транскрипция процесін зерттеуге жақсы үміткер ететін ашытқымен жұмыс жасауда қолданатын түрлі әдістерді сипаттады. «Солай

5.5 -сурет Ізге түсіру техникасы. ДНҚ тізбегінің бір ұшы 32 р деп белгіленген. Бұл таңбаланған ДНҚ кейін DNase I арқылы шектеулі учаскелерде кесіледі. ДНҚ -дағы арнайы сайттармен байланысатын ақуыздың қатысуымен дәл осындай тәжірибе жүргізіледі. Байланыстырылған ақуыз ДНҚ сегментін DNase I әсерінен қорғайды, сондықтан кейбір фрагменттер болмайды. Гель үлгісіндегі жетіспейтін жолақтар ДНҚ-дағы байланыстыру орнын анықтайды. (БИОХИМИЯ 3-ші басылымының 705-бетінен, Люберт Страйер. Авторлық құқық &көшіру 1975, 1981, 1988 Люберт Страйер. У.Х. Фриман және Компанияның рұқсатымен қайта басылған.)

Стрюль көрсеткендей, «транскрипцияның жұмыс істеуінің негізгі ережелері ашытқыларда да, адамдарда да, эукариоттардың барлық түрлерінде де түбегейлі бірдей».

Транскрипцияға қатысатын кейбір негізгі белоктарды анықтауға тырысу үшін зерттеушілер ашытқыда қолданған генетикалық тәсілдердің бірі қасиеттері қалыпты ағзаның қасиеттерінен біршама ерекшеленетін мутанттарды оқшаулауды қамтиды. «Ашытқы жасушаларында, - деп түсіндірді ол, - белгілі бір жағдайларда өсетін немесе өспейтін мутанттарды оңай оқшаулауға болады ... Мақсаты - белгілі бір процестің биологиясын, мысалы, жасушаның аштыққа реакциясын түсінуге тырысу. шарттар, «белгілі бір тіректі көрсетпейтін мутанттарды анықтау арқылы

Ерте, содан кейін эксперименталды түрде «қалыпты» немесе өзгермеген геннің болмауы ұяшықта бұл қасиеттің жоқтығын көрсетеді. «Негізгі идея, - деп жалғастырды ол, - алдымен ағзаның қызметін қарастыру және оны орындай алмайтын нұсқаны анықтау. Функцияны және мутантты алу - бұл зерттелетін сипатты реттеуге нақты қандай ген қатысатынын анықтаудың бірінші қадамы, содан кейін геннің экспрессиясын реттейтін транскрипция факторлары туралы білу».

Басқа әдіс, генді ауыстыру, Стрюль «геннің барлық әртүрлі бөліктерін және оның не істеп жатқанын анықтаудың өте күшті әдісі» деп сипаттады. Ол былай деп түсіндірді: «Қарапайым тілмен айтсақ, бұл процесс қайшымен хромосомаға кіріп, генді кесіп алып, содан кейін оны зерттеуші пробиркада жасағанымен алмастыруға ұқсас». Нәтиже – «нақты, бұзылмаған жасуша... сол геннің нәтижесі қандай екенін білу үшін талдауға болады».

Стрюль зертханасында жасалған және қазір транскрипцияны зерттеуде кеңінен қолданылатын үшінші әдіс - ол кері биохимия деп атады. Зерттеуші пробиркада әдетте жасушада болатын нәрсені жүзеге асырады.Стрюль: «ДНҚ-ны генде алуға, РНҚ мен протеинді [ол кодтайды] пробиркадағы синтездеу үшін сәйкес ферменттерді қолдануға болады,... содан кейін ақуыздың не істейтінін көру үшін сынауға болады» деп атап көрсетті. Артықшылығы - синтезделмеген ақуыздармен жұмыс істеу үшін қажет тазарту процедураларын айналып өтуге болады. Сонымен қатар, пробиркада синтезделетін ақуызды радиоактивті жапсырмамен өңдеуге болады, бұл өз кезегінде көптеген қызықты тәжірибелерге мүмкіндік береді.

Стрюль айтқан соңғы әдіс белгілі бір генетикалық функцияда қанша ақпарат бар екенін немесе нақтырақ айтқанда, нақты ДНҚ-байланыстырушы ақуыздың қаншалықты ДНҚ-ны нақты танитынын» және шын мәнінде нені танитынын анықтау үшін қолданылады. 23 негіз жұбы толығымен кездейсоқ реттілікте болатындай синтезделеді.ДНҚ-ны аз ғана мөлшерде ғана бөліп алуға болатындықтан, «әрбір молекула [осылайша синтезделген] реттілігі жағынан әртүрлі молекула», - деп түсіндірді Штрюль. байланыстырушы ақуыз, GCN4, бағанға қойылады, содан кейін тізбектің мүлдем кездейсоқ қоспасы бағаннан өтеді. GCN4 байланыстырылғанды ​​байланыстырылмаған нәрседен бөліп, содан кейін нәтижені ретке келтіру »ақуыздың статистикалық негізделген сипаттамасын береді шын мәнінде таниды «, - деді Стрюль. GCN4 жағдайында ақуыз 8 1/2 базалық жұп ақпараттың статистикалық эквивалентін таниды.» Маңызды нүкте, '' Стрюль қорытындылады, '' бұл кездейсоқтық селекциялық әдіс ДНҚ-ны байланыстырудан басқа көптеген басқа нәрселер үшін қолданылуы мүмкін. . . . Егер сіз [мысалы] осы кездейсоқ сегментті қойсаңыз

Сіздің сүйікті геніңіздің ортасына ДНҚ. . . Сіз қызығушылықтың белгілі бір функциясын орындау үшін нуклеин қышқылдары тұрғысынан қанша специфика қажет екендігі туралы әр түрлі сұрақтар қоя аласыз ».

Белсендіру&mdashТранскрипция факторларының тағы бір рөлі

Цзян симпозиум көрермендеріне «транскрипция факторлары ДНҚ -ны байлап қана қоймайды. Геномның оң бөлігіне байланған соң, олар РНҚ -синтезін бастау үшін РНҚ -полимеразаны және транскрипциялық қосалқы белоктарды бағдарламалауы керек» деп еске салды. , сонымен қатар, талғампаз уақыттық талғаммен. Тәжірибелер көрсеткендей, Цзян айтқандай, транскрипция факторы ақуызының «екінші жартысы» мүлде басқа бөлігі, мүмкін белок пен ақуыздың тікелей әрекеттесуімен, қосу немесе өшіру, жоғары немесе төмен реттеуді іске қосады. Бұл зерттеулердің күшті түсінігі мынада: транскрипция факторы ақуыздары кемінде екі модульден тұрады, бірі байланыстыру үшін, екіншісі активтендіру үшін. Модульдік тұжырымдама құрылымға да, функцияға да қатысты эксперименталды түрде дәлелденді. Молекулалық биологтар бір геннің байланыс доменін екіншісінен активациялау доменін араластыра отырып, гибридті ақуыздар құра алды. Бақытымызға орай, осы белсендіру домендерінің болуын және орналасуын жиі көрсететін қолтаңбалар да анықталды. Мұндай қолтаңбаның бірі - глутамин аминқышқылының белгілі бір ақуызындағы ерекше жоғары концентрация, ал екіншісі - пролин молекулаларының ұқсас кластері. Бұл концентрация транскрипция процесін қалай іске қосатынын білмесе де, генетиктер қолтаңбаның транскрипция ақуызының белсендіру доменін кодтайтынына сенімді.

Бұл ашылулардың жинақталған құндылығы жерден фигураны ұсына бастайды. Биологияда транскрипция факторларының барлық жұмысын қалай орындайтынының жақсы үлгісі әлі жоқ болса да, қолтаңбалар каталогы мұндай модель үшін маңызды негіз болып табылады. Мұндай каталог «сізге екі нәрсені айтады», - деді Цзян, - біріншіден, барлық байланыстырушы [және/немесе белсендіру] домендері бірдей архитектураны пайдаланбайды, екіншіден, бұл қолтаңбаларды анықтаудың үлкен болжамдық мәні бар, өйткені сіз жасай аласыз. содан кейін жаңа ашылған геннің осы нәрселердің бірін жасайтынын және қандай мотивпен әрекет ететінін сенімді түрде айтыңыз ».

Бұл байланыстыру және белсендіру доменінің зерттеулері, сонымен қатар, Tjian топология деп атаған транскрипция факторларының тағы бір ерекшелігін ұсынады. Бұл полипептидтік тізбектер ұзындығы жүздеген молекулалардан тұруы мүмкін және сызықтық прогрессиямен құрылған болса да, тізбектің өзі ілініп қалмайды. Керісінше, ол күрделі күйге түседі

Химиялық байланыстары бар, белгілі бір формада барлық күрделі ақуызды құрайтын тән жолдар. Бұл форманың күрделілігі ДНҚ үлгісіне жүктелгенде, эксперимент белгілі бір реттеуші функциясы бар ақуыз мен mdashwash бір -бірінен бірнеше жүздеген немесе мыңдаған негіздерде орналасқан басқа ақуыздармен байланысқа түсе алатынын көрсетеді. Цзянь айтқандай, «транскрипцияның нақты факторлары тек инициация алаңының жанындағы кластерде ғана орналаспайды, бірақ оны барлық жерге таратуға болады». Мұндай топографиялық зерттеулердің таңғажайып нәтижелері молекулалардың қандай да бір жолмен «қашықтықта» әрекет ететінін көрсетеді және олардың әсерлерінің синергетикалық екенін айтты. Яғни, проксимальды учаскедегі молекулалар белгілі бір эффект туғызады, бірақ соған қарамастан немесе ұқсас транскрипция коэффициентінің құрамына кіретін басқа алыстағы молекулалар байланысқан кезде проксимальды учаскедегі белсенділік күшейеді. Электрондық және сканерлік микроскопия бұл кеңістіктік күрделі өзара әрекеттестікті растайды, олардың салдары транскрипцияның жалпы процесін зерттеудің жақсы аймағын болжайды. Цзян атап өткендей, «Бұл сізге реттегіш элементтердің әлдеқайда үлкен комбинаторлық массивін құруда үлкен икемділік береді. Сіз бұл транскрипция факторының күрделілігі мен сұлулығын бағалай бастай аласыз. реттеу жүйесі ».

Генетиктер білмейтіндерінің күрделілігіне және үнемі еске салуларына қарамастан, транскрипцияны белсендіруді реттейтін кейбір негізгі ережелерді белгіледі. He-La жасушалары деп аталатын ерекше белсенді және төзімді адам жасушаларының желісі in vitro өте манипуляциялау мүмкіндігін дәлелдеді және барлық транскрипция оқиғаларында алдымен «базальды кешен» құрылуы керек екенін көрсетеді. Көптеген гендер байланыстыру процесін бастау үшін TATA деп аталатын қорапты (бұл нақты негіздерді көрсететін) ұсынады. TATA қорапты байланыстырушы ақуыз алдымен генге түседі, содан кейін басқа арнайы молекула пайда болады, сосын Цзянь «негізгі машиналар» немесе базальды комплекс деп атағанға дейін бірізділікпен. Осы сәттен бастап транскрипция процесінде әрбір геннің белгілі бір ақуыздар мен транскрипция факторларын тартудың ерекше және бірегей сценарийі болуы мүмкін, бірақ олармен химиялық әрекеттесу үшін жалпы, базальды кешен құрып қойған болуы мүмкін (5.6-сурет).

Дамудағы транскрипциялық фактор

Осы уақытқа дейін сипатталған эксперименттердің көпшілігі оның қалай жұмыс істейтінін көрсету үшін транскрипцияның негізгі химиясына сүйенеді. Алайда, Арнольд Берктің мутантты стратегиясы оның әсерінің тағы бір белгісі екенін көрсетеді

5.6 -сурет Sp1 арқылы транскрипциялық активтендіру үшін коактиватор және тетеринг модельдері. (A) үшін үлгі транс-коактиваторлар арқылы белсендіру. Бұл модельде әр түрлі қосылу үшін қызмет ететін арнайы коактиваторлар адаптер ретінде қызмет етеді транс-домендерді жалпы инициативті кешенге, мүмкін TATA байланыстырушы ақуызға TFIID қосады. Бұл коактиваторлар осы диаграммада топтастырылған базальды бастама факторларының (THIIA-THIIF) ешқайсысы емес. Коактиватор TATA байланысатын ақуызды қамтитын үлкен кешеннің бірліктері болуы мүмкін. Бұл модельде бейнеленбегенімен, болжамды TFIID нысанасы бірқатар коактиваторларды орналастыру үшін бірнеше беттерге ие болуы мүмкін. транс-активаторлар. (B) TATA жоқ шаблондарды Sp1 қосуға арналған байлау моделі. TATA жоқ промоутерлерде Sp1 базалық инициация факторларын жинау үшін коактиваторлардан ажыратылған (қара түсті) жаңа байланыстыру әрекетін қажет етеді (қара түспен көрсетілген). Бұл модель TATA байланыстырушы фактор TFIID -мен өзара әрекеттесетін байланыстырушы факторды көрсетеді, себебі оның функциясы TATA қорабын ауыстырады және ол TFIID -пен көшіріледі. Алайда, байланыстыру әрекеті базальды транскрипция кешенінің басқа компоненттерімен өзара әрекеттесуі және TFIID ақуызына қажеттілікті айналып өтуі мүмкін. (Pugh and Tjian рұқсатымен қайта басылған, 1990, 1194 -бет. Cell Press авторлық құқықтары мен көшірмелері 1990 ж.)

Транскрипция факторлары - бұл олардың әсер ететін гендері көрсеткендей олардың табысы немесе сәтсіздігі. Бұл гендер көбінесе зерттелетін түрлерде анық көрінетін сипаттамаларды кодтайды, ал егер мутантты зерттеуге жеткілікті ұзақ өмір сүретін болса, транскрипция туралы маңызды тұжырымдар жасауға болады. Сессияның бірнеше ғалымдары генетика эмбрион мен дамып келе жатқан организмдегі гендердің экспрессиясын өзгерту және зерттеу үшін рекомбинантты ДНҚ технологиясын шығармашылықпен қалай қолданатынын сипаттады.

Транскрипция факторлары – мРНҚ сатысында гендердің экспрессиясына әсер ететін белоктар. Бірақ организмдер жасушалық деңгейде & mdashgven & mdashgven және олардың ортасы қатысатын процесте динамикалық түрде дамитыны айтылғандықтан, генетиктер даму эмбриологиясының линзасынан қарап, транскрипция факторларының жасуша ішіндегілерден басқа өзара әрекеттесуге қатысы бар -жоғын біледі. ядро.

Рут Леманн «біз бір жасушадан организмге қалай жетеміз» деген сұраққа жауап берді және симпозиумға организмнің эмбрионда және туылғаннан кейін дамуы кезінде гендердің қалай қосылатынын және өшірілетінін көрсетті. Ол әріптестерімен бірге жеміс шыбынын зерттейді Дрозофила, генетикалық экспериментаторлардың тағы бір сүйікті түрі. Бұл түр эксперименттерге оңай беріледі, өйткені оның басқарылатын саны өте айқын ерекшеліктер бар және кейбір өте экстремалды мутациялардан аман қалуға және көрсетуге өте төзімді. Леман: «Лернәсіл морфологиясының күрделілігі жұмыртқа жасушасының біртекті дерлік көрінісінен керемет айырмашылығы бар», - деп атап көрсетті. Туылғаннан кейін алдыңғыдан артқы және артқы, кеуде және құрсақ сегменттері бір -бірінен ерекшеленеді.

Леман мен оның әріптестері сараланбаған ұрықтандырылған жұмыртқа жасушасы сегменттелген жануарды құру үшін өзінің генетикалық ақпаратын қалай қолданатынын сұрады. Дененің әр сегментінің дамуының нақты факторлары оогенез кезінде жұмыртқаның белгілі бір аймақтарында алдын ала орналасады ма, әлде жұмыртқада әр түрлі концентрацияда болатын бір фактор дене құрылымын орнатуға жауапты ма?

Жұмыртқаны шаншып, цитоплазманы жұмыртқаның әр түрлі аймақтарынан алу арқылы Леманн жұмыртқа жасушасының артқы полюсінде алдыңғы, екіншісінде шоғырланған екі фактордың сәйкесінше бас-кеуде және құрсақ аймақтарында дене үлгісін орнататынын көрсетті. Бұл факторлар аналық жұмыртқа жасушасында оогенез кезінде сақталады. Бұл локализацияланған сигналдарды кодтайтын гендер олардың мутантты фенотиптері негізінде анықталды. Мысалы, жұмыртқа жасушасына алдыңғы факторды жинай алмайтын аналықтар басы мен кеуде қуысын дамыта алмайтын эмбриондар шығарады. Осылайша, дене құрылымы әр түрлі факторларға байланысты бөлінеді:

бастапқы локализация орнынан концентрация градиентінде шығарылады, және бұл факторлар қашықтықта әрекет етеді.

Осы факторлардың бірі, бас пен кеуде қуысының дамуы үшін қажет «бикоид» Германияның Т&уумлбинген қаласындағы Макс-Планк институтындағы Кристиан Нуслейн-Волхард зертханасында егжей-тегжейлі зерттелген. Оогенез кезінде бикоидты РНҚ -ны анасы синтездейді және жұмыртқа жасушасының алдыңғы полюсіне тығыз орналасады. Бикоидты РНҚ-ның ақуыз өнімі, алайда, алдыңғы полюстен шығатын және эмбрионның үштен екі бөлігін қамтитын концентрация градиентінде кездеседі. Бикоидты ақуыз эмбрионның алдыңғы бөлігіндегі бірнеше эмбриональды мақсатты гендерді концентрацияға тәуелді түрде белсендіретін транскрипция коэффициентін кодтайды, олар жоғары деңгейдегі бикоидты алады, әрі қарай алатын жасушаларға қарағанда басқа гендер жиынтығын көрсетеді. бикоидтердің төмен деңгейі.

Аналық гендер бойынша әртүрлі зерттеулер Дрозофила бойлық ось бойынша өрнекті спецификациялау үшін үш аналық сигналдан артық емес қажет екенін және дорсовентральды үлгіні орнату үшін бір фактор қажет екенін көрсетеді. Осылайша, үлгіні қалыптастыру үшін сигналдардың аз саны қажет. Содан кейін жүйенің күрделілігі артады, себебі әрбір сигнал көптеген компоненттерді қамтитын жеке жолды іске қосады. Бұл компоненттердің көпшілігі транскрипция факторлары екені белгілі болғанымен, бұл әртүрлі факторлар соңғы үлгіні ұйымдастыру үшін бір-бірімен қалай жұмыс істейтіні түсініксіз.

РАК ГЕНІ КОЛДАЛҒАН ӨСУ ЖАСАДЫ МА?

Ханахан симпозиум ғалымдарына «сүтқоректілер организмдері өзара әрекеттесетін жасушалар мен мүшелердің әр түрлі жиынтығынан тұрады» деп еске салды. Леманн сияқты, ол геннің экспрессиясын организмнің қалай дамуы мен қызмет етуімен байланыстыруға мүдделі. «Жиі, - деді ол, - жеке жасушалық жүйелердің қасиеттері олардың функцияларының табиғи немесе индукциялық бұзылыстарын зерттеу арқылы ғана анықталады». Ол генетикалық ғалым жасаған in -vitro ДНҚ -ның өзгертілген бөлігін жаңа туылған ұрпаққа беретін трансгенді тышқандарды қолдана отырып, қалыпты даму мен ауруды, ең алдымен қатерлі ісікті зерттейді. Содан кейін жануарлардың келесі ұрпағын зерттеуге болады, өйткені өзгертілген ДНҚ-ның генетикалық көрінісі даму кезінде және эмбриогенезде де, жануар жетілгенде де уақыт өте келе өзін көрсетеді. «Трансгенді тышқандар бұзылу анализінің жаңа түрін көрсетеді, - деді Ханахан, - осылайша жаңа немесе өзгертілген гендердің таңдамалы өрнегі күрделі жүйелерді олардың дамуы, қызметтері мен ақаулары туралы ақпарат беретін тәсілдермен бұзу үшін қолданылуы мүмкін. '

Процесс тағы да талқыланған гендердің екі жақты сипатын пайдаланады, атап айтқанда «гендер екі доменнен тұрады: біреуі гендік реттеу ақпараты үшін және екіншісі ақуызды кодтау ақпараты үшін». Ханахан алдымен гибрид деп аталатын өзінің өндірілген генін дайындайды. Ол реттейтін геннің доменін кәдімгі тышқан кезде болады, бірақ ақуызды кодтау доменін онкогеннен алады, себебі ол қатерлі ісік тудыратыны белгілі. Содан кейін ол ұрықтанған жұмыртқаны кәдімгі тышқаннан алып тастайды, оның гибридті генін өте жұқа капиллярлық тамшуырмен таныстырады, содан кейін осы енгізілген эмбрионды трансгенді тышқан деп аталатын босанатын анаға қайта имплантациялайды. , ол жасанды түрде жасалған генді алып жүреді. Трансгенді тышқан кәдімгі тышқанмен жұптасқанда, екінші ұрпақ тышқандарының жартысына жуығы ДНҚ жиынтығын мұра етеді, оның құрамына осы жаңа ген кіреді, ол әлі де өзінің реттеуші ақпаратымен қалыпты ген ретінде танылады, бірақ ақуыздық нұсқаулары қатерлі ісіктің өсуіне арналған. Ханахан айтқандай, «бұл жұптың жартысы гибридті онкогенді алып жүреді. Олардың әрқайсысы ісіктен өледі. Олардың қалыпты ағалары мен әпкелері қалыпты өмір сүреді».

Онкогендердің тұқым қуалайтынын және ұрпақтарда қатерлі ісік ауруының пайда болуы үшін тек ақуызды кодтайтын бөлігі қажет екенін дәлелдеуден басқа, Ханахан басқа да ұсыныс үлгілерін тапты. Біріншіден, зақымдалған тышқанның ДНК -сында өлімге әкелетін онкоген болса да, денесінің әрбір жасушасында болса да, жасушалардың кейбірінде ғана ісік пайда болады. Екіншіден, ісіктер тінтуірдің тіршілігі кезінде күтпеген уақытта пайда болады. «Осыдан біз ісіктердің жылдамдығын шектейтін басқа да оқиғалардың бар екенін анықтаймыз» және генге ие болу жасушаның ісікке айналатынын немесе қашан дамитынын болжамайды, деп атап өтті Ханахан. Барлық жасушалар анормальды деп жіктелуі керек, бірақ олар ағзаның қартаюына қарай динамикалық эволюция деп атайтын сияқты. Ол бұл құбылысты әр түрлі ортада көрген. Мысалы, трансгенді тышқанның барлық 10 сүт безі онкогенді білдірсе де, ұрпақ тышқандары міндетті түрде және қайталанатын жағдайда орта есеппен бір ғана ісік дамиды.

Инсулин генінің промоутерімен ол ұйқы безі аралшықтарының инсулин шығаратын барлық жасушаларында 3 аптада көрсетілген «қатерлі ісік генін» байқады, бірақ бұл аралшықтардың тек жартысы 4 аптадан кейін қалыптан тыс көбейе бастайды. 9-аптада Ханхан кездейсоқ емес, яғни ангиогенез деп аталатын жаңа қан тамырларының өсуін индукциялау қабілетінің жоғарылауы мүмкін деп есептейтін тағы бір құбылыс байқалады. Онкогенді білдіретін 400 жасуша аралдарының жартысы жасушалардың қалыпты емес пролиферациясын көрсетеді, алайда толық ісіктердің пайызы шамамен 2 пайызды құрайды. Қатты ісік формасына дейін-

Аномальды аралдардың бірнеше пайызы жаңа қан тамырларының көбеюін қоздыру қабілетін көрсетеді. Ангиогенезді бақылайтын гендер қатерлі ісіктің өсуін бақылайтын жылдамдықты шектейтін басқа факторлардың бірі үшін күдікті болады. Ханахан бұл нәтижелер «адам қатерлі ісігін зерттеген кезде күткенімізге сәйкес келеді: онкогендер жасушаның үздіксіз көбеюін анық көрсетсе де, аномальды пролиферативті түйіндер ісіктерге қарағанда әлдеқайда көп және олардың алдында болады. Дәлелдер бар. Қан тамырларының жаңа өсуі қатерлі ісікке әкелетін соңғы процестің құрамдас бөлігі болуы мүмкін ». Ангиогенез, мүмкін, жылдамдықты шектейтін бірнеше қайталама оқиғалардың бірі ғана.

Динамикалық эволюция теориясы жасушалар жетілген сайын дифференциалды аберантты қабілеттерге ие болады деген болжамды білдіреді. Бұл айырмашылықтар әр түрлі гендердегі ДНҚ-кодталған басқа ақпараттан болуы мүмкін, бірақ процесті бастау үшін гибридті онкоген енгізілгенге дейін жүйе қатерлі ісікпен дамиды. Қан тамырларының өсуін ынталандыру сияқты басқа күдікті белгілер қалыпты дамудағы немесе олардың әрекеттеріндегі жасушалардың динамикалық құбылыстарына қатысты болуы мүмкін. Кейбір қатерлі ісік жасушалары көршілерін елемеуге және таптап кетуге қабілетті болып көрінеді, ал басқалары жақын және жақын орналасқан жасушаларды белсенді емес мінез -құлыққа айналдыра алатын сияқты. Кейбір қатерлі ісік жасушалары тез миграцияға бейімділік көрсетеді. Ханахан мен оның әріптестері бұл құбылыстарды және олардың қалай көрінетінін қарастырады. «Оларды генетикалық тұрғыдан дәлелдей аламыз ба?» деп сұрады ол және ғалымдар мұндай зерттеулердің нәтижесінде адамдарда қатерлі ісік терапиясының қосымшаларын алуға үміттенетінін айтты. Бұл өте маңызды болғанымен, салдары әлі анық емес. Қатерлі ісік - бұл жасушалардың бақылаусыз өсуі. Көптеген транскрипция факторлары ақуыз өндірісін реттеуде рөл атқарады. Осы транскрипция факторларының көпшілігі онкоген ретінде әрекет етуі мүмкін. Осылайша, қатерлі ісік құпияларын ашудың кілті транскрипция факторларының ақуыз өндірісінің жылдамдығына қалай әсер ететінін егжей-тегжейлі түсіну болуы мүмкін.

Онкогендік зерттеулер тағы бір қызықты және болжамды нәтиже береді. Цзян гендердің маңызды функцияларының бірі жасуша үшін экологиялық дағдарыстарға қандай мөлшерде жауап беру үшін ақпарат беру екенін еске салады.Жасушалардың көпшілігі мембраналарында сол немесе басқа рецепторлармен жабдықталған. Таңдалған рецепторға қандай да бір химиялық немесе басқа физикалық тітіркендіргіш келген кезде, ДНҚ бас жоспарымен (ол алыпсатарлық сияқты жұмбақ процесс арқылы) болжамды түрде хабарды ядроға алу үшін жасуша цитоплазмасында тізбекті реакция басталады. ) реакция үшін. Цитоплазма арқылы өтетін жолдарды трансдукциялық жолдар деп атайды және транскрипцияның көптеген факторлары Цзян және т.б.

оқу осы жолдарды белгілеу үшін қызмет етеді. Белгілі бір ақуыз AP1 деп аталады, ол басқа зерттеулерде онкоген ретінде анықталды. Цзян былай деді: "Ядролық транскрипция факторлары да ядролық онкогендер болып табылады. Олардың әрекеттері немесе функциялары бұзылған кезде, бақыланбайтын өсу мен ісік тудыруы мүмкін. Бұл реттеуші белоктар тобының шын мәнінде онкоген екенін анықтауға олардың талдауы үлкен көмек көрсетті. ашытқы ақуызы GCN4, ол негізінен Кевин Стрюль мен Джерри Финктің жұмысы болды.

ӨМІРДІҢ ӨЗІ

Крик пен Уотсон және басқа да бірқатар адамдар тұрғызған платформада қырық жылдан аз уақыт ішінде молекулалық биология және биохимияның генетикалық ғылымдары Дарвин мен Уоллес эволюция теориясын ұсынғаннан бері ең маңызды идеялар жинағын әзірледі. Бұл идеяларды революциялық деп айту, анық: ғылым қоғамды айнамен таныстыру процесінде, ол бізге өмірдің өзін қалай құруға және жөндеуге болатынын, негізгі биологиялық шеңберде өмірдің кез келген формасын қалай анықтауға және өзгертуге болатынын қарапайым түрде айтып бере алады. шектеулер. Рекомбинантты ДНҚ технологиясы негізгі биоэтикалық сұрақтарды тудыратын қолданбаларды уәде етеді. Миды модельдеудегі жетістіктермен бірге бұл қолданбалар табиғи органикалық өмір бір күні технологияның соңғы үлгісінен химиялық тұрғыдан ажыратылмайтын болашаққа нұсқайды.

Алайда бұл болашақ тек жарқыраған, даулы мүмкіндік. Frontiers симпозиумындағы генетиктер өздеріне тап болған кедергілер алдында кішіпейілділікпен бірікті. Жаңалықтар көбейе береді. Генетика залдары, деп хабарлады Эрик Ландер, жұмыс істеу үшін ең қызықты орын және бұл толқу он жыл бұрын байқалмаған биологиялық пәндердің бірлігіне әкелді. Бірақ Рут Леман ескерткендей, генді клондау оның қалай жұмыс істейтінін анықтаудан өте алыс. Ол және оның әріптестері жұмыс істеп жатқан бұл басқатырғыш, әсіресе мРНҚ транскрипциясының объективі арқылы көрінеді. Ол бұрынғыдан да жақсы карталаумен лабиринт болып қала ма, бірақ түпкілікті шешім жоқ па, оны тарих айту керек, бірақ іздеу қазіргі ғылымдағы ең қызықты нәрселердің бірі болып табылады.

БИБЛИОГРАФИЯ

Митчелл, Памела Дж. және Роберт Тжиан. 1989. Сүтқоректілер жасушаларында ДНҚ байланыстыратын ақуыздар арқылы транскрипциялық реттеу. Ғылым 245: 371 & ndash378.

Пью, Франклин Б. және Роберт Тжиан. 1990. Spl бойынша транскрипциялық белсендіру механизмі: коактиваторлар үшін дәлелдер. 61:1187&ndash1197 ұяшығы.


Контигтердің ақуыз секвенциясы үшін бастау және тоқтату кодондарын іздеу

Маған анықтамалық геномды ескере отырып, контигтерді олардың тиісті белок тізбегіне түрлендіру керек (яғни, позициясы жолда белгілі болатын ішкі жолды алуым керек және мен ең жақын бастау және тоқтату кодондарын табуым керек).

Бұл қиын, өйткені кейде контиг ішіндегі триплет кодонының бірінші позициясы үшке еселік болмайды және генаралық аймақта (яғни гендер арасында) орналасуы мүмкін. Мақсат - кодталатын және кодталмаған ДНҚ-ны бөлу.

Мен extended_contigs = ['ATGAAC', 'ATGAACGAA'] және extended_positions_contigs = [12, 17] алуым керек. Бұл гендер ішінде орналасқан контигтер. Оларды пептидтерге кодтау үшін мен бастапқы кодонды тапқанша және бастапқы контигті кеңейткенше жолға кері жетуім керек (мысалы, TGAAC -> ATGAAC және GAA -> ATGAACGAA )

Мен сондай-ақ intergenic_contigs = ['CCAA', 'GGAC'] және intergenic_positions_contigs = [5, 22] алуым керек. Жетіспейтін код іске қосылған кезде, компьютер жолдың сол жағын іздейді және басталатын кодонға дейін тоқтау кодонын табады (мысалы, ТАГ). Осылайша, контиг екі геннің арасында орналасқан және ештеңе қосудың қажеті жоқ. Бұл генаралық контигтер жаңа тізімде ғана сақталады.

Мұнда жаңа кодты қосудың қажеті жоқ. Жоғарыда көрсетілгеннен кейін prot_contigs = ['MN', 'MNE'].

Кодтың соңғы қадамы (маған көмек керек) prot_contigs мәнін new_prot_contigs = ['MN', 'E'] түріне түрлендіреді.


Аударма дегеніміз не?

Аударма дегеніміз бір нәрсені бір тілден немесе формадан екінші тілге ауыстыруды білдіреді. Биологияда трансляция - хабаршы рибонуклеин қышқылы немесе мРНҚ белоктарды синтездейтін процесс - мРНҚ белоктарға айналады. Бұл мРНҚ-ның белгілі бір тізбегінде сақталған химиялық ақпаратпен анықталатын аминқышқылдарының тізбегін (полипептидтік тізбек) өндіру арқылы жүзеге асады. Бұл полипептидтер қатпарланып, белоктар түзеді. МРНҚ -ның әрбір тізбегі басқа генмен кодталады және басқа ақуызды кодтайды. Бұл гендердің экспрессиясы үшін маңызды.

5-сурет: Триплет коды амин қышқылдарына аударылған, кейбір аминқышқылдары аударманың басы мен соңы үшін кодталған.

Аударма үш негізгі кезеңнен тұрады: инициация, созылу және аяқталу. Бұлар прокариоттық және эукариоттық организмдерде аздап ерекшеленеді: прокариоттарда трансляция цитоплазмада, ал эукариоттарда трансляция эндоплазмалық ретикулумда жүреді. Трансляция процесі үшін маңызды рибосоманың рибосомалық құрылымы прокариоттар мен эукариоттарда да ерекшеленеді, бұл негізінен центрифугаланған кезде олардың суббірліктерінің көшу жылдамдығына және олардың суббірліктеріндегі ақуыздардың санына қатысты.

Инитация ДНҚ -дан транскрипция кезінде құрылған хабаршы РНҚ -ның мРНҚ -ның 5 'ұшымен байланысатын кіші рибосомалық суббірліктен басталады. Бұл екі кезеңде жүреді: кіші рибосомалық суббірлік алдымен бірнеше белоктылармен байланысады бастау факторлары, біріктірілген құрылым мРНҚ-мен байланыспастан бұрын. Бұл байланыс орны - рНҚҚ басталатын кодонға дейін бірнеше рибонуклеотидтер. Осыдан кейін тРНҚ зарядталған молекуласы кіші рибосомалық суббірлікпен байланысады. Содан кейін үлкен рибосомалық суббірлік кіші рибосомалық бөлімше, мРНҚ және тРНҚ түзетін кешенмен байланысады. Бұл процесс байланыстарды қуаттандыру үшін қажет GTP (гуанозин-5′-трифосфат) гидролиздейді. Үлкен рибосомалық суббірлік кешенге қосылғаннан кейін инициация факторлары босатылады.

Трансляция процесінде қолданылатын тРНҚ молекуласының зарядталуы тРНҚ молекуласының амин қышқылымен байланысуын білдіреді. Бұл нәтижесінде пайда болады аминоацил-тРНҚсинтетазалар, ол амин қышқылымен және АТФ-мен (аденозинтрифосфатпен) әрекеттесіп, амин қышқылының реактивті түрін түзеді. аминоациладенил қышқылы. Бұл АТФ-мен байланысып, тРНҚ молекуласымен әрекеттесіп, екеуінің арасында коваленттік байланыс құра алатын кешен түзеді. ТРНҚ енді амин қышқылын мРНҚ молекуласына бере алады.

Элонгация кіші және үлкен рибосомалық суббірліктер мРНҚ-мен байланысқан кезде басталады. мРНҚ молекуласында тРНҚ-мен әрі қарай байланысу үшін пептидил және аминоацил учаскесі түзіледі. ТРНҚ алдымен Р учаскесімен байланысады (пептидил торабы), ал созылу екінші тРНҚ молекуласының А учаскесіне (аминоацил торабына) қосылуынан басталады. Бұл екі тРНҚ молекуласы да аминқышқылдарын тасымалдайды. Пептидилтрансфераза деп аталатын фермент бөлініп, екі тРНҚ молекуласы тасымалдайтын аминқышқылдары арасында пептидтік байланыс түзеді. Р орнындағы тРНҚ молекуласы мен оның амин қышқылы арасындағы коваленттік байланыс үзіліп, мРНҚ молекуласынан толығымен босап шыққанға дейін бұл тРНҚ-ны Е аймағына (шығу орны) босатады. А учаскесінде орналасқан тРНҚ содан кейін ГТП өндірілген энергияны пайдаланып, Р алаңына өтеді. Бұл А учаскесін одан әрі байланысу үшін бос қалдырады, ал Р учаскесінде амин қышқылына қосылған тРНҚ молекуласы болады, ол басқа амин қышқылымен байланысады. Бұл полипептидтік тізбектің негізін құрайды. Содан кейін басқа тРНҚ молекуласы А сайтымен байланысады, ал пептидилтрансфераза осы жаңа амин қышқылы мен Р орнында орналасқан тРНҚ-ға қосылған амин қышқылы арасында пептидтік байланыстың түзілуін катализдейді. Р орнындағы амин қышқылы мен тРНҚ арасындағы коваленттік байланыс үзіліп, тРНҚ бөлініп шығады. Бұл процесс қайта-қайта қайталанып, полипептидтік тізбекке аминқышқылдарын қосады.

Рибосома комплексі а -мен кездескенде тоқтау пайда болады кодонды тоқтату(5-суретті қараңыз). Бұл кезеңде полипептидтік тізбек Р орнында тРНҚ-ға бекітіледі, ал А учаскесі қосылмаған. GTP-ге тәуелді босату факторлары соңғы тРНҚ мен терминалды амин қышқылының арасындағы байланысты үзеді. Рибосома кешенінен тРНҚ бөлінеді, содан кейін ол мРНҚ тізбегінен бөлініп шығатын кіші және үлкен рибосомалық суббірліктерге қайтадан бөлінеді. Бұл полипептидтік тізбек ақуызды қалыптастыру үшін өздігінен бүктеледі. Бұл процесс 6-суретте және 7-суретте көрсетілген.

6 -сурет: Аударма процесіне шолу

7-сурет: Аударманың әрбір кезеңіндегі негізгі оқиғалар.


Джозеф Голдштейннің марапаттауы

Гроучо Маркс ең күлкілі болу ерекшелігіне ие болуы мүмкін комедияшы кім өмір сүрген, бірақ Сидней Бреннер, биылғы жылы «Ласкер» арнайы жетістігі сыйлығының иегері, ең жоғары атаққа ие - бұрын өмір сүрген ең күлкілі ғалым. Гроучо сияқты, Сидней де өзінің жарқыраған энергиясымен, креативті бір лайнерлерімен және елестететін кез келген тақырыптағы терең монологтарымен танымал - бұталы қастарын айтпағанда. Елу жыл бұрын Гроучо Маркс американдықтарға идиш сөзінің мағынасын үйретті чуцпа ол Беверли-Хиллз ауылдық клубының мүшелігінен бас тартқан кезде, ол оны мүше етіп сайлайтын кез келген клубқа қосылуды ойламады. Гроучо Маркс сияқты, Сидней Бреннер де тұлға болып табылады чуцпа.

Басқа қандай ғалым болар еді chutzpah Гавай көйлегін киіп, Гарвардта лекция оқуға?

Қай ғалымға ие болар еді chutzpah “Леонардо да Винчи (жеке байланыс)” деген жалған анықтамамен корольдік қоғамға қолжазбаны тапсыру керек пе? Редактор кілемге қоңырау шалғанда, зертханада жаңа итальяндық постдокторант жұмыс істейтінін айтты.

Қандай ғалым болар еді чуцпа Англия патшайымынан рыцарь атағынан бас тарту керек пе? Мен тіпті Гроучо Маркстың да болатынына күмәнданамын чуцпа Букингем сарайындағы клубтан бас тарту.

Қосымша ақпарат

Фрэнсис Крик Сидней Бреннерді дәл осылай сипаттайды: “Сидней өзінің көптеген ерекше түсініктерін бояйтын өзіне тән әзіл сезімімен де, оның биологиялық жаңалықтарының ауқымы мен маңыздылығымен де ерекше. Оған ұқсайтын ешкім жоқ.” Бұл Биология Бас діни қызметкерінің жоғары мақтауы.

Сидней Бреннер деген кім және оның ғылыми жетістіктері оны Пикассо, Стравинский және Гручо Маркспен байланыстырады? Сидней Бреннер сияқты ғылыми алпауыттың 50 жылдық мансабын бірнеше минут ішінде қорытындылауға тырысу қорқынышты. Бұл мүмкін емес, бірақ мен көріңіз. Бұл нағыз әрекет болады чуцпа менің тарапымнан!

Сиднейдегі барлық нәрсе сияқты, оның ерте өмірі ерекше болды. Ол 1927 жылы Йоханнесбургтің (ОАР) сыртындағы шағын қалада дүниеге келген - әлемнің академиялық орталықтарынан алыс жерде. Оның ата-анасы 1910 жылы Латвия мен Литвадан Оңтүстік Африкаға қоныс аударған. Әкесі 80-нен асқанша күнде жұмыс істеген етікші болған. Әкесі оқуды да, жазуды да білмеген, бірақ бірнеше тілді меңгерген. Осы қарапайым бастамаларына қарамастан, Сидней үш жасында газет оқуды үйренді. Төрт жасында ол қызық оқырманға айналды. Алты жасында ол қоғамдық кітапхананың ересектер бөлімін ашты, онда ол алғашқы химия кітаптарын оқыды. 10 жасында ол үйде химиялық тәжірибелер жасап, жапырақтары мен жапырақтарынан пигменттерді бөліп алды. Оның тамашалығы барлығына анық болды және ол көп ұзамай Йоханнесбургтегі Витватерсранд университетінің медициналық мектебіне 14 жасында оқуға түсуге грант жеңіп алды.

Гистология оның сүйікті курсы болды және ол жасушалар мен хромосомаларға қызығушылық танытты. Медицина студенті кезінде ол цитогенетика бойынша кез келген кітапты оқып, тіпті хромосомалардың санын анықтау үшін өзіне центрифуга жасады. Піл — тышқан тәріздес кішкентай бұзау. Ғалымдар әдетте ғылымды ғалымдардың зертханаларында жұмыс істеу арқылы үйренеді. Бірақ бұл Сиднейдің стилі емес еді: ол өзін ғылымға үйретті. Сиднейге тағы кім сабақ бере алады? Өзін-өзі ғылымға үйрету - бұл Сиднейдің мансабындағы қайталанатын тақырып, өйткені сіз бұл туралы біраз уақыттан кейін естисіз.

Медициналық колледжді бітіру үшін Йоханнесбург студенттері емтихан тапсыруы керек еді, олар белгісіз науқас науқасқа дұрыс диагноз қойды. Алты жылдық оқу бағдарламасының соңғы жылында Сиднейді диабеттік кетоацидозбен ауыратын адамның төсегіне жіберіп, науқастың тынысын иіскеуді бұйырды. Ненің иісі бар деп сұрағанда, ол “McClain тіс пастасы!” деп жауап берді.

Бұл кідіріс Сиднейдің пайдасына бірнеше жолмен әсер етті: біріншіден, ол небәрі 20 жаста болды, ол Оңтүстік Африкада дәрігерлік тәжірибемен айналысуға заңды жастан төмен болды, екіншіден, қосымша бір жыл оған цитогенетикалық тәжірибелерін жалғастыруға мүмкіндік берді. ол көзге түсетін кез келген биология кітаптары мен журналдарын оқу үшін бос уақыт. Ол Америка Құрама Штаттары мен Еуропадан бактериофагтарды гендерді зерттеу үшін қалай қолдануға болатынын сипаттайтын құжаттарға қатты қуанды. Сидней жаңа саланың пайда болғанын сезінді - көп ұзамай молекулалық биология деп аталады, бұл оған медицинамен айналысудан гөрі әлдеқайда қиын болды. Бірақ бір маңызды мәселе болды. 1950 жылдардың басында Оңтүстік Африкадағы ғылым ғылыми тұрғыдан қарабайыр болды: Сиднейге түсу үшін PhD бағдарламалары болмады. 1952 жылы ол Йоханнесбургтен кетіп, Оксфордтағы биохимия бойынша магистр дәрежесін алды.

Сиднейдің уақыты жақсырақ болуы мүмкін емес еді. Ол Оксфордқа Джим Уотсон Кембриджге келгеннен кейін бірнеше айдан кейін келді. Уотсонның айтуынша, ол және Сидней британдық биологиялық әлемге өте қажет генетикалық таза ауа дозаларын қосқан. ” Сидней қос спираль туралы естігенде, жаңадан салынған ДНҚ моделін көру үшін және жұппен кездесу үшін Кембриджге асығады. оны ойлап тапқан жас данышпандардың. Олардың алғашқы кездесуінде Фрэнсис Крик Сиднейдің жылдам аналитикалық ақыл-ойына қатты әсер етті және ол оны Кембридждегі MRC зертханасына жұмысқа қабылдауға кірісті. Сидней бірнеше жылдан кейін MRC қызметкерлеріне қосылғанда, оның кеңсесі үшін орын болмады, сондықтан ол Крикпен бірге көшті, бұл уақытша келісім келесі 20 жыл бойы жалғасты, бұл ғылыми әлемнің игілігі үшін.

1954 және 1966 жылдар аралығында Сидней молекулалық биологияның алтын ғасырын басқарған бірнеше батырлардың бірі ретінде пайда болды. Крикпен бірге Сидней генетикалық кодтың үштік табиғатын шығарды және кодон терминін енгізді. Ол өз бетінше мутациялардың іргелі табиғатын анықтап, ДНҚ-дағы бір негіздік өзгерістер не белоктардың өзгеруіне, не белоктардың болмауына — фрейм ауыстыру, супрессор және мағынасыз мутацияларға әкелетінін көрсетті. Франсуа Джейкобпен бірге ол ДНҚ-дағы генетикалық ақпаратты жасушаның ақуыз синтездеу аппаратына жеткізетін транскрипт — хабаршы РНҚ идеясын ойлап тапты және оның бар екенін дәлелдеу үшін керемет тәжірибелер жасады. Хабаршы РНҚ-ның ашылуы биология тарихындағы драмалық бұрылыстар мен бұрылыстарды қамтитын детектив жұмысының ең қызықты бөліктерінің бірі болып табылады. Акция Теннессидегі Оак-Риджде басталды, Париждегі Пастер институтына, содан кейін Кинг колледжіндегі Сидней Бреннердің бөлмелеріне, содан кейін Golden Helix, Фрэнсис Криктің Кембридждегі үйіндегі кешке, содан кейін Мэттью Месельсонның зертханасына көшті. Caltech -те Сидней мен Франсуа Джейкоб Лос -Анджелес маңындағы жағажайда демалып жатқанда еврейлердің бір сәтінде аяқталды. Сидней күтпеген жерден құмнан көтеріліп, Джейкобқа айқайлады: “Бұл магний’! Бұл магний. ” Бұл тарихи оқиғаның қысқартылмаған нұсқасына қызығушылық танытқандар үшін мен сізді Гораций Фриланд Джудсонға сілтеме жасаймын. Сегізінші жаратылу күні және Франсуа Джейкоб’s Ішіндегі биіктік. Генетикалық код пен мРНҚ-ның ашылуына қатысты алғашқы жұмысы үшін Сидней 1971 жылы негізгі зерттеулер үшін Ласкер сыйлығын алды.

1960 жылдардың ортасында Сидней бір ұрықтанған жұмыртқадан көп жасушалы жануардың қалай дамитынын білуге ​​арналған даму биологиясының жаңа бағдарламасын іске қосу туралы батыл шешім қабылдады. Оның Үлкен схемасы жануарлардың әрқайсысының туылуы мен өлімін бақылай алатын жануарды табу болды. Бреннер стилінде Сидней көп оқыды, өзін зоологиядан үйретті, көптеген түрлі организмдердің қатысуымен көптеген пилоттық эксперименттерді сынап көрді және ақырында топырақта өмір сүретін кішкентай дөңгелек құртқа қонды. Caenorhabditis elegans, немесе C. elegans қысқаша. Ол бұл құртты таңдады, себебі ол кішкентай, мөлдір, анатомиялық жағынан қарапайым және электронды микроскопияға жарамды. Сондай-ақ зертханада өсіру және генетикалық манипуляциялау оңай болды. Күміс доллардың көлеміндей бір Петри табақшасында 100 000-ға дейін құрт өсіруге болады. Әрбір аталық құрт 250-ден астам ұрпақ береді, ұрпақ беру уақыты небәрі 3,5 күн, жеміс шыбындарынан әлдеқайда қысқа. өтініші C. elegans қарапайымдылығында жатыр. Триллионнан астам жасушасы бар қарапайым адаммен салыстырғанда, C. elegans Оның бүкіл денесінде тек 959 жасуша бар. Дегенмен, C. elegans жасушалардың дифференцирленген түрлері бар және жануарлар жасайтын барлық негізгі әрекеттерді жасайды - ол қозғалады, жейді, нәжіс шығарады және жыныстық қатынасқа түседі.

Бірде Сидней қоныстанды C. elegans, басқа ғалымдарға пайдалы биологияның пайда болатынын дәлелдеу үшін шамамен 10 жыл қажет болды. 1974 жылға қарай Сидней құрттың қозғалысын немесе морфологиясын өзгерткен 300 мутацияның хромосомалық орналасуын оқшаулап, картаға түсіре алды. Осы алғашқы жұмыстардың барлығын Сиднейдің өзі жасады, бірақ ол көп ұзамай әлемнің түкпір-түкпірінен жоғары дәрежелі постдокторлық стипендиаттарды тарта бастады. Бұл сала 30 жыл бұрын бір ғалымнан бүгінде 2000-нан астам адамға дейін тез өсті, олардың барлығы Сиднейдің ұрпақтары — оның шәкірттері, оның шәкірттерінің студенттері және тіпті ұлы шөберелері.

Дамуы C. elegans кез келген басқа көпжасушалы организммен теңдессіз дәрежеде зерттелген. 1974 жылдан бері 10 000-нан астам генетикалық нұсқалар C. elegans бүкіл әлем бойынша 100 -ден астам түрлі зертханаларда шығарылды. Бұл әрбір жасушаның толық тегі мен тағдыры белгілі болатын жалғыз жануар. C. elegans жүйке жүйесінің үш өлшемді схемасы электронды микроскопиялық деңгейде картаға түсірілген жалғыз жануар.1998 жылы ол геномы реттелген бірінші жануар болды. C. elegans Ол сондай-ақ қатерлі ісікке, Альцгеймер ауруы мен қант диабетіне көмектесетін медициналық Розетта тасы екенін дәлелдеді.

Сиднейдің Үлкен схема туралы арманы орындалды. Құрт көп жасушалы тіршіліктің негізгі қағидаларын ашып жатқан үш жануар үлгісінің бірі ретінде жеміс шыбынымен және тышқанмен бірге тарихта өз орнын алды.

Сиднейдің дағдылары зертханамен шектелген жоқ. Ол өзі ғалым болғандай зерделі саясаткер. Рекомбинантты ДНҚ дау-дамайының алғашқы истериясы кезінде Сидней генді өзгерткен бактериялар зертханалардан қашып, Орталық саябақ сияқты қоғамдық орындарға жол табады деп алаңдаған саясаткерлер мен ғалымдарды тыныштандырған ақылға қонымды дауыс болды. Сидней зертханадан тыс жерде өмір сүре алмайтын бактериялардың әлсіз штамдарын қолдануды ұсынды. Ол генетикалық тұрғыдан мүгедек бактерияларды өз бетінше сынағаннан кейін бұл әдіс нәтиже беретініне сенімді болды. Ол мүгедек бактерияларға толы коктейльді ішіп, содан кейін оның ішектерінен қаншалықты өтетінін өлшеді. Ешқайсысы аман қалмады. Естеріңізге сала кетейік, 1975 жылы адам рекомбинантты ДНҚ-мен тәжірибе жасауға тыйым салынған болатын. Сидней британдық билікке әлсіз бактериялар «жоғарғы приматта» сыналатынын айту арқылы экспериментіне рұқсат алды. чуцпа!

Сидней Бреннер - өзінің асқан тапқырлығымен және таңғажайып имандылығымен аты аңызға айналған қажымас қайраткер. Британ парламентінің Білім комитетінің студенттерге биологиямен айналысу үшін қанша математиканы үйрену керек деген сұрағына, Сидней былай деп жауап берді: 󈬄-ға дейін санау қабілеті - бұл барлығында 4 негіз және 20 аминқышқылы бар. Бір кезеңде 64-ке өту керек болуы мүмкін. Генетикалық кодта 64 кодон бар.” Жақында Сидней өзінің биологияға қатысты әзіл-оспақ көзқарастарының жинағын “Loose Ends” деп аталатын кітапта жариялады, мен оны барлығына ұсынамын. Ол дәмді анекдоттарға толы.

Ғылымда 50 жыл өткеннен кейін Сидней бұрынғыдай серпінді болып қала береді. Жақында ол пробиркада отырған микробисер бетіндегі ДНҚ-ны клондаудың тамаша әдісін ойлап тапты. Бұл инкубатордағы бактерияларды өсіруді қамтитын дәстүрлі клондау әдісінен әлдеқайда алыс. Негізгі идея - мидағы барлық гендер сияқты күрделі ДНҚ қоспасын алып, оны бір миллион түрлі фрагменттерге кесу. Содан кейін әрбір фрагмент 100000 рет көшіріліп, бір микробұрышқа бекітіледі. Нәтижесінде әрқайсысында бірегей ДНҚ бөлігінің 100 000 данасы бар 1 миллион микробисерден тұратын кітапхана пайда болды. 1 миллион микробисердің бүкіл кітапханасы бір пробиркада орналасқандықтан, оны тез зерттеп, ретін келтіруге болады. Ал нағыз 21 ғасыр сәнінде Сидней өзінің өнертабысын көпшілікке жеткізу үшін биотехнологиялық компанияны (Lynx Therapeutics, Inc.) бастады.

Сиднейде Фрэнсис Крикпен бірге кеңседе болған 20 жыл ішінде олар табиғаттың жұмысын түсіндіру үшін керемет схемалар ойлап тапты. Олардың кейбір жоспарлары Құдай таңдаған нақты схемаға қарағанда ұтымдырақ болды. Үйге бару сабағы түсінікті: егер Сидней жаратылу кезінде Құдаймен кеңсе бөліссе, Әлем әлдеқайда ұтымды орын болар еді.