6.5. Перенос генетической информации в природе

Концепция генетического кода имела принципиальное значение для генетики, поскольку постулировала существование в природе определенной системы передачи информации. Пути переноса информации легли в основу представлений, которые Ф. Крик назвал центральной догмой молекулярной биологии. Основной порядок переписывания генетической информации в живой природе стал выражаться формулой:

ДНК ? РНК ? белок.


— AD —

Такой поток информации реализуется в подавляющем большинстве живых систем. Единство генетического кода и общность потока генетической информации в природе показали, что эти явления произошли на самом раннем этапе эволюции жизни. Однако оба этих фундаментальных процесса имеют свои исключения. Вариации генетического кода мы рассмотрели выше. У некоторых вирусов были обнаружены особые варианты переноса информации – от РНК к РНК и от РНК к ДНК.

Огромное теоретическое значение имело открытие обратной транскрипции, вызвавшее широкий резонанс в научных кругах. Это открытие резко меняло устоявшиеся в генетике представления. При обратной транскрипции на РНК-матрице синтезируется двунитиевая структура ДНК (сначала одна нить, затем – другая). Этот процесс катализируется ферментом обратной транскриптазой (или РНК-зависимой-ДНК-полимеразой). Обратная транскриптаза была открыта в 1970 г. (Baltimore D., 1970; Temin H., Mizutani S., 1970) при исследовании так называемых ретровирусов. Синтезированная ими молекула ДНК встраивается в хромосому клетки-хозяина и при делении передается дочерним клеткам. В такой форме геном вируса может существовать долгое время, переходя от родителей к потомкам. Скрытая интегрированная форма вируса получила название провирус. При активации провируса происходит воспроизведение РНК ретровируса. Эта РНК может транслироваться, синтезируя вирусные белки (в том числе и обратную транскриптазу), и образовывать новые вирусные частицы, покрытые оболочкой.

Явление обратной транскрипции оказалось отнюдь не экзотикой. В настоящее время ретровирусам отводится определенная роль в эволюционном процессе как переносчикам генетической информации между организмами разных систематических групп. При образовании новых вирусных частиц активированного провируса может захватываться часть генетического материала клетки-хозяина и передаваться другим организмам, минуя межвидовые барьеры. Эволюционная роль ретровирусов будет рассмотрена ниже.

Таким образом, с учетом явления обратной транскрипции, общая схема передачи информации в природе стала представляться следующим образом:

6.5. Перенос генетической информации в природе

Особую остроту в генетике приобрел «запрещенный» перенос – от белков к нуклеиновым кислотам. Само название указывает на принципиальную невозможность наследования модификационных изменений белков. Но как уже говорилось выше, в истории генетики этот вопрос вновь и вновь оказывался в центре дискуссий. Не поставлена точка и в настоящее время.

Сенсационным стал результат анализа прионных болезней. Он оказался столь неожиданным, что поставил под сомнение незыблемость центральной догмы биологии (Инге-Вечтомов С. Г., 2000).

Прионы – это инфекционные агенты, вызывающие ряд нейродегенеративных заболеваний. Патогенез прионных заболеваний принципиально отличен от патогенеза всех других известных инфекционных болезней, поскольку прионы лишены нуклеиновой кислоты и представляют собой белки. Основной вклад в исследования прионов внес американский биохимик, лауреат Нобелевской премии С. Прусинер (Prusiner S., 1998). Он же предложил и термин «прион» (Proteinciuos infection).

Белок-прион обозначается как PrPSc. Он гомологичен обычному клеточному белку (255 аминокислотных остатков) – PrPC, находящемуся в клетках нервной системы, некоторых тканей и лимфоцитах. PrPSc и PrPC имеют одинаковую первичную структуру, но различаются по вторичной и третичной структурам. Они кодируются геном, весьма похожим у всех млекопитающих. У человека этот ген расположен на 20-й хромосоме. Он характеризуется выраженным полиморфизмом: в настоящее время у человека обнаружено 15 его вариантов (Ещенко Н. Д., 2004).

Прионы образуются путем посттрансляционной модификации нормального клеточного белка PrPC. Благодаря такой модификации прионы приобретают свойства инфекционности. Молекула PrPC, сталкиваясь с молекулой PrPSc, меняет свою конфигурацию и сама становится PrPSc. Инфекционность прионов, т. е. воспроизводимость их модифицированной структуры даже в другом организме, является самой большой загадкой. Единичный прион превращает все вновь синтезированные полипептиды клетки с близкой ему первичной структурой в свое подобие. Таким образом, белки-прионы выступают в роли матрицы, вызывая изменение вторичной и третичной структуры(рефолдинг) клеточного белка PrPC.

Возможным объяснением этого явления может служить гипотеза конформационных матриц – наличие в клетке двух категорий матричных процессов: для последовательностей мономеров и для конформации молекул (Инге-Вечтомов С. Г., 2000). Такой взгляд заставляет еще раз пересмотреть центральную догму биологии и внести в нее необходимые изменения.

Однако в молекулярной природе прионов еще очень много неясного, поэтому следует остерегаться скоропалительных выводов. Прионы в настоящее время интенсивно изучаются. Причиной столь пристального внимания служит не только большой теоретический интерес, но и неизлечимость на сегодняшний день прионных болезней.

Похожие книги из библиотеки

Я не могу уснуть. Уникальная система избавления от бессонницы за 5 недель

Замечали ли вы, что чем больше вы стараетесь уснуть, тем сложнее вам это дается? Эффективная методика, описанная в книге Гая Мэдоуса, покажет вам, как перестать бороться и начать спать. Используя сочетание техник осознанности и Терапии Принятия и Ответственности (ТПО) доктора Мэдоуса, а также применяя удобно расписанный по неделям курс избавления от бессоницы, вы сможете освободиться от проблем со сном, вне зависимости от того, страдаете ли вы от редких бессонных ночей или же продолжительной бессонницы. Инновационные методы Гая Мэдоуса имели беспрецедентный успех в США и были рекомендованы абсолютно всеми клиентами семинаров и курсов доктора. По многочисленным просьбам его высокоэффективный и естественный способ лечения бессонницы представлен в виде этой книги и теперь доступен в России. Внимание! Информация, содержащаяся в книге, не может служить заменой консультации врача. Необходимо проконсультироваться со специалистом перед применением любых рекомендуемых действий.

Основы медицинских знаний

Приведены правила оказания первой помощи в различных ситуациях, основы микробиологии, иммунологии, профилактики и лечения инфекционных заболеваний, принципы формирования здоровья (гигиена, рациональный режим дня и питания, самоконтроль при физических нагрузках). Содержит вопросы и тестовые задания для контроля знаний, словарь понятий и терминов. Соответствует ФГОС ВПО третьего поколения. Для студентов бакалавриата педагогических, гуманитарных и технических вузов для подготовки к зачету и экзамену, преподавателей сузов, учителей и учащихся общеобразовательных школ, а также широкого круга читателей, заинтересованных в укреплении своего здоровья.

Игра в раннем детстве: От рождения до 6 лет

В основе книги лежит труд известного британского педиатра, специалиста по детскому развитию Мэри Шеридан. Её работа посвящена спонтанной игре в раннем детстве. Министерство здравоохранения Великобритании выпустило книгу в 1977 г. С тех пор она переиздавалась десятки раз. Это уже третья редакция книги, психологи Джасти?н Ховард и Дон Олдерсон адаптировали ее для современного читателя и дополнили результатами новейших научных исследований. Мэри Шеридан считает, что умение играть спонтанно, без указания взрослых, – самый важный для детей навык. Игры должны усложняться по мере взросления. А если этого не происходит, у родителей есть повод задуматься и понаблюдать за своим ребёнком, чтобы понять, правильно ли он развивается. Авторы описывают популярные теории возникновения игр, приводят разные классификации игр, подробно рассказывают, в каком возрасте какие навыки формируются с помощью игры. Эта книга – классика для родителей, педагогов и педиатров. Также в ней большое внимание уделяется работе с детьми с особенностями умственного и физического развития.

Благодарный позвоночник. Как навсегда избавить его от боли. Домашняя кинезиология

Позвоночник нужно беречь! С юных лет и до глубокой старости! Потому что позвоночник – основа нашего здоровья, от него зависит состояние наших внутренних органов, а значит, хорошее самочувствие, активность, долголетие. В этой книге – очень ценная информация о том, как правильно заботиться о своем позвоночнике. Что надо делать, если возникли боли. Какие упражнения полезно выполнять, а какие нагрузки на позвоночник очень опасны. Перед вами книга, которая действительно поможет, посоветует. Книга опытного врача, кинезиолога, мануального терапевта. Эта книга – плод более чем 12 лет врачебной практики. Когда-то доктор Алексеев пришел к парадоксальному выводу, что «обычные» упражнения для позвоночника могут оказаться бесполезными и даже опасными при некоторых заболеваниях. Знакомство с Дэвидом Лифом – знаменитым кинезиологом, консультантом таких звезд, как Наоми Кэмпбелл и Николас Кейдж, – помогло автору этой книги разработать комплекс упражнений, который позволяет полностью и в короткие сроки решить проблемы со спиной, а также укрепляет и защищает позвоночник. Вы сможете подобрать упражнения, которые помогут именно вам оставаться здоровым и активным много лет.