Взгляды В. И. Брускова

Получается, следовательно, такая картина. Нуклеотидная цепь ускоряет синтез полипептидных цепей. Образуются полипептиды, в которых последовательность аминокислот соответствует последовательности нуклеотидов. Некоторые последовательности аминокислот в полипептидной цепи оказываются способными ускорять синтез мононуклеотидов или ускорять распад уже существующих полинуклеотидов, ускоряя тем самым эволюционный процесс. Острейший кризис начального этапа биологической эволюции преодолевается — возобновляется естественный отбор полинуклеотидных матриц, причем теперь уже по признаку их способности обеспечить синтез все более каталитически совершенных полипептидных цепей.
Как ясно из сказанного, условием преодоления этого кризиса, условием продолжения биологической эволюции должно быть прямое, контактное соответствие нуклеотидных матриц полипептидным отпечаткам. Посмотрим, в какой мере последнее требование реализуется в действительности.
При первоначальном знакомстве с современной биохимией кажется, что такого соответствия нет. Последовательность аминокислот в полипептидных цепях определяется не непосредственным контактом аминокислот и нуклеотидов матричной цепи нуклеиновых кислот, а посредством адаптора — тРНК. Необходимость адаптора в свое время предсказал Крик на основании геометрических соображений. Каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами. Нуклеотидный триплет много больше аминокислотного радикала и строгое геометрическое соответствие триплета аминокислоте невозможно. Все верно. Однако известны весьма важные биохимические процессы, в которых осуществляется непосредственное, строго специфическое взаимодействие аминокислот и нуклеотидов. Так, сам процесс соединения аминокислотного ацильного остатка с гРНК основан на таком непосредственном взаимодействии, обеспечиваемом строгим специфическим соответствием аминокислотной последовательности в полипептидной цепи и нуклеотидной последовательности в полинуклеотидной цепи. Речь идет о процессе узнавания специфической для данной аминокислоты тРНК специфической же молекулой фермента — аминоацил-тРНК-синтетазой. Напомним здесь высказывания Энгельгардта: «Зашифровку аминокислот, осуществляемую действием фермента аминоацил-тРНК-синтетазы, можно считать узловым пунктом всего механизма биосинтеза белков. Здесь впервые скрещиваются и неразрывно переплетаются биохимические функции обеих главенствующих групп биологических полимеров — белков и нуклеиновых кислот». Итак, это «узнавание» происходит при строго специфическом непосредственном взаимодействии аминокислотных и нуклеотидных радикалов — белка-фермента и нуклеиновой кислоты. Можно было бы привести и другие примеры специфического взаимодействия аминокислотных и нуклеотидных последовательностей.
Механизм узнавания интенсивно изучается последние годы.
Представляют интерес взгляды на этот вопрос В. И. Брускова, изложенные им на нашем семинаре еще осенью 1966 г. Брусков полагал, что строгое однозначное соответствие нуклеотидных триплетов одной из 20 аминокислот может быть достигнуто при наличии соответствующего комплементарного словаря из трипептидных слов, т. е. при однозначном соответствии трех аминокислот трем нуклеотидам. Брусков шел в своей гипотезе дальше: он предположил, что четырехбуквенному нуклеотидному словарю мог бы соответствовать четырехбуквенный аминокислотный словарь и что этими аминокислотами как раз и являются три ароматических аминокислоты и одна неароматическая, я именно, триптофан, тирозин, фенилаланин и производное имидазола гистидин.
В основе этой гипотезы лежало старое предположение о возможной специфичности заряд-флуктуациониых взаимодействий в биологических системах. Хотя исследования последних лет, действительно показали, что наиболее сильные взаимодействия в водных растворах наблюдаются между ароматическими аминокислотами и нуклеотидами, заметной специфичности при этом выявить не удалось. Поэтому в настоящее время специфичность узнавания на такой основе представляется весьма сомнительной.
В недавней работе Брусков существенно изменил и развил представления о возможных механизмах специфического нуклеотид-аминокислотного узнавания. Анализ проблемы в предположении о существовании аминокислотно-нуклеотидного кода показал, что наиболее вероятными кандидатами на роль аминокислот, участвующих в узнавании нуклеотидов, являются аминокислотные радикалы, способные к одновременному образованию двух (или большего числа) водородных связей. С помощью молекулярных моделей Брусков исследовал и показал стереохимическую возможность существования комплементарных к азотистым основаниям аминокислот, ди- и трипептидов. При этом в коде узнавания однонитчатых нуклеиновых кислот достаточно участия не более семи аминокислот (аргинина, аспарагина, аспарагиновой кислоты, глутамина, глутаминовой кислоты, серина и треонина), соответствующих четырем типам различных химических групп, образующих водородные связи, а именно, гуанидиновой, амидной, карбоксильной и гидроксильной группам. Легко видеть, что минимальное необходимое число химических групп, участвующих в узнавании четырех нуклеотидов, равно двум. Из опытов с моделями сделан также вывод о вырожденности и конформационном характере кода узнавания однонитчатых полинуклеотидов. Именно для специфичности оказывается необходимой строго определенная стабилизация в пространстве боковых радикалов аминокислот и пептидных групп, что, возможно, осуществляется в белках за счет стерических ограничений или дополнительных связей.







Материалы

Яндекс.Метрика