Informacija

Kaip žmonės iš tikrųjų randa kodonus DNR nuoraše, tiesiog pažvelgę ​​į jį?

Kaip žmonės iš tikrųjų randa kodonus DNR nuoraše, tiesiog pažvelgę ​​į jį?


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.

Aš žiūrėjau į šį DNR sekos nuorašą, o straipsnyje vis buvo minima, kas yra pirmieji kodonai, bet tokio kodono, kaip AUG, sekoje nėra... jokioje sekoje nėra „U“. Ko man trūksta?


Kodonai reiškia nukleotidų tripletų sekas, kurios virsta aminorūgštimis. Kaip žinote, polipeptidai verčiami ribosomoje, naudojant pasiuntinio RNR (mRNR) projektą, kurį gamina RNR polimerazės iš DNR.

DNR susideda iš keturių nukleotidų: adenino, guanino, citozino ir timino. Taigi, DNR sekos skaito, pavyzdžiui, ATAAGC. Tačiau RNR pakeičia timiną uracilu. Taigi, transkribuojant aukščiau pateiktą DNR nukleotidų seką į mRNR, atsiras UAUUCG.

MRNR taip pat gali susijungti į įvairias izoformas, gaunamas iš to paties geno. Trumpai tariant, gali būti sunku nustatyti geno produktą iš DNR sekos.

Ar tai prasminga?


Kaip lengva redaguoti DNR?

DNR grandinės modelis per Shutterstock

Prieš kelerius metus nauja DNR redagavimo technika, pavadinta CRISPR-Cas9, apėmė biotechnologijų laboratorijas visame pasaulyje. Technologija, pasiskolinta iš bakterijų gynybos sistemos, naudoja molekulines žirkles, kad nupjautų DNR šeimininko ląstelės viduje iš anksto nustatytose vietose. Tada naujas genas gali būti įtrauktas į laisvą vietą. Tai neįtikėtinai galinga technologija, turinti didžiulį potencialą ir kartais bauginančias pasekmes.

Tačiau pernelyg dažnai, sako sintetinė biologė Karmella Haynes, CRISPR-Cas9 žiniasklaidoje apibūdinamas kaip paprastas genų redagavimo pataisymas, nors iš tikrųjų prieš pradedant darbą dažnai sugenda dešimtys kartų. Taip yra todėl, kad sistema išsivystė į bakterijas, turinčias daug paprastesnę DNR. Ji sako, kad daug sunkiau atlikti Cas9 sukeltą genetinę operaciją su tvirtai susietai gyvūnų ir augalų DNR. Šiame segmente Haynes paaiškina technikos keliamus iššūkius – naujausio jos darbo tema ACS sintetinė biologija .


Kaip žmonės iš tikrųjų randa kodonus DNR nuoraše, tiesiog pažvelgę ​​į jį? – Biologija

Taigi ką reiškia būti moterimi? Mes visi turime XX chromosomas, tiesa? Tiesą sakant, tai netiesa. Kai kurios moterys yra mozaikos. Jie turi chromosomų tipų derinį su X, su XY arba su XXX. Jei tai ne tik mūsų chromosomos, tai kas yra būti moterimi? Būti moteriška? Susituokti? Turėti vaikų? Jums nereikia toli ieškoti, kad rastumėte fantastiškų šių taisyklių išimčių, bet mes visi dalijamės tuo, kas daro mus moterimis. Galbūt kažkas yra mūsų smegenyse.

Galbūt girdėjote praėjusio šimtmečio teorijų apie tai, kad vyrai yra geresni matematikoje nei moterys, nes turi didesnes smegenis. Šios teorijos buvo paneigtos. Vidutinio žmogaus smegenys yra maždaug tris kartus mažesnės nei vidutinio dramblio, tačiau tai nereiškia, kad vidutinis žmogus yra tris kartus kvailesnis už dramblį. ar taip?

Atsirado nauja moterų neurologų banga, kuri atranda svarbių skirtumų tarp moterų ir vyrų smegenų neuronų ryšio, smegenų struktūros ir smegenų veiklos srityse. Jie nustato, kad smegenys yra tarsi kratinio mozaika – mišinys. Moterys dažniausiai turi moteriškų ir keletą vyriškų dėmių.

Turint visus šiuos naujus duomenis, ką reiškia būti moterimi? Apie tai galvojau beveik visą savo gyvenimą. Kai žmonės sužino, kad esu moteris, kuri yra translytė, jie visada klausia: „Kaip tu žinai, kad esi moteris?“ Kaip mokslininkas, ieškau biologinio lyties pagrindo. Noriu suprasti, kas mane daro. Nauji atradimai priekiniame mokslo pakraštyje atskleidžia biologinius žymenis, kurie apibrėžia lytį. Mes su kolegomis genetikos, neurologijos, fiziologijos ir psichologijos srityse stengiamės tiksliai išsiaiškinti, kaip veikia lytis. Šios labai skirtingos sritys turi bendrą ryšį - epigenetiką. Epigenetikos srityje mes tiriame, kaip DNR veikla iš tikrųjų gali radikaliai ir visam laikui pasikeisti, net jei seka išlieka ta pati.

DNR yra ilga, į stygas panaši molekulė, kuri susisuka mūsų ląstelėse. DNR yra tiek daug, kad jis iš tikrųjų įsipainioja į šiuos į mazgą panašius dalykus-mes juos tiesiog vadinsime mazgais. Taigi išoriniai veiksniai keičia tų DNR mazgų formavimąsi. Galite galvoti apie tai taip: mūsų ląstelėse yra įvairių konstrukcijų, kurios kuria daiktus, jungia grandines, daro viską, ko reikia, kad gyvenimas vyktų. Tai yra tas, kuris tarsi nuskaito DNR ir sukuria RNR. Ir tada šis neša didžiulį neurotransmiterių maišelį iš vieno smegenų ląstelės galo į kitą. Ar jie negauna užmokesčio už pavojų už tokį darbą?

Tai yra visa molekulinė gamykla - kai kurie sako, kad tai yra gyvenimo paslaptis. Tai vadinama ribosoma. Aš tai studijuoju nuo 2001 m.

Vienas iš nuostabiausių mūsų ląstelių dalykų yra tai, kad jose esantys komponentai iš tikrųjų yra biologiškai skaidūs. Jie ištirpsta, o paskui kiekvieną dieną atkuriami, tarsi keliaujantis karnavalas, kuriame atrakcionai nuimami ir atstatomi kiekvieną dieną. Didelis skirtumas tarp mūsų ląstelių ir keliaujančio karnavalo yra tas, kad karnavale yra įgudusių meistrų, kurie kiekvieną dieną atkuria atrakcionus. Mūsų kamerose nėra tokių įgudusių meistrų, tik kvailos statybininkų mašinos, kurios stato viską, kas parašyta planuose, kad ir kas tuose planuose būtų parašyta. Tie planai yra DNR. Instrukcijos kiekvienam mūsų ląstelių kampeliui ir plyšiui.

Jei viskas, tarkime, mūsų smegenų ląstelėse ištirpsta beveik kiekvieną dieną, tai kaip smegenys gali prisiminti ką nors praėjusį vieną dieną? Čia atsiranda DNR. DNR yra vienas iš tų dalykų, kurie netirpsta. Bet kad DNR prisimintų, kad kažkas atsitiko, ji turi kažkaip pasikeisti. Žinome, kad pokytis negali būti seka, jei jis visą laiką keitė seką, tada kiekvieną dieną galime augti kaip nauja ausis ar naujas akies obuolys.

Taigi, vietoj to ji keičia formą ir būtent ten atsiranda tie DNR mazgai. Galite galvoti apie juos kaip apie DNR atmintį. Kai mūsų gyvenime nutinka kažkas didelio, pavyzdžiui, traumuojantis vaikystės įvykis, mūsų smegenis užplūsta streso hormonai. Streso hormonai nedaro įtakos DNR sekai, tačiau keičia formą. Jie paveikia tą DNR dalį su instrukcijomis molekulinėms mašinoms, kurios mažina stresą. Ta DNR dalis suvyniojama į mazgą, o dabar kvailos statybinės mašinos negali perskaityti planų, kurių jiems reikia, kad sukurtų mašinas, mažinančias stresą. Tai yra gurkšnis, bet tai, kas vyksta mikroskalėje. Makro skalėje jūs praktiškai prarandate gebėjimą susidoroti su stresu, ir tai yra blogai. Ir taip DNR gali prisiminti, kas nutiko praeityje.

Manau, kad taip nutiko man, kai pirmą kartą pradėjau keisti lytį. Žinojau, kad viduje esu moteris, o išorėje nešiojau moteriškus drabužius, tačiau visi matė mane kaip vyrą su suknele. Jaučiau, kad kad ir kiek dalykų bandyčiau, niekas iš tikrųjų nematys manęs kaip moters. Moksle tavo patikimumas yra viskas, o žmonės šnibždėjo koridoriuose, žiūrėjo į mane, bjauriai žiūrėjo – bijojo būti šalia. Prisimenu savo pirmąjį didelį pokalbį po perėjimo. Tai buvo Italijoje. Anksčiau dalyvavau prestižiniuose pokalbiuose, bet šį kartą išsigandau. Pažvelgiau į publiką ir prasidėjo šnabždesys – žvilgsniai, išsišiepimai, kikenimas. Iki šiol vis dar jaučiau socialinį nerimą dėl savo patirties prieš aštuonerius metus. praradau viltį. Nesijaudinkite, man buvo suteikta terapija, todėl man viskas gerai - dabar man viskas gerai.


Kas plaukia upėje? Tiesiog ieškokite DNR

Biologai po uolomis upeliuose paprastai ieško pragaro slamanderio, žinomo „snarglios ūdros“ slapyvardžiu. Tačiau dabar yra švelnesnis būdas: jie gali paimti vandens mėginius ir ieškoti gyvūnų DNR pėdsakų. Robert J. Erwin / Mokslo šaltinis paslėpti antraštę

Paprastai biologai pragaro šlamučio, žinomo slapyvardžiu „snukio ūdra“, ieško po upelių uolomis. Tačiau dabar yra švelnesnis būdas: jie gali paimti vandens mėginius ir ieškoti gyvūnų DNR pėdsakų.

Jei norite apsaugoti retas rūšis, pirmiausia turite jas surasti. Per pastaruosius kelerius metus biologai sukūrė galingą naują įrankį tai padaryti. Jie atrado, kad dažnai gali rasti gyvūnų DNR pėdsakų upeliuose, tvenkiniuose - net vandenynuose.

Idėja įsigalėjo vos prieš penkerius metus, kai Prancūzijos biologai išsiaiškino, kad gali aptikti invazines amerikietiškas bulių varles tiesiog imdami tvenkinio vandens mėginius ir ieškodami tikslios genetinės atitikties varlių DNR.

Dabar visi biologai noriai taiko šį testą. Šią savaitę Baltimorėje vykusiame pasauliniame Konservavimo biologijos draugijos susitikime ši technologija buvo karšta tema.

Nepagaunama „Snarglio ūdra“

Pavyzdžiui, gamtosaugos mokslininkas Stephenas Spearas ėmė vandens mėginius, kad ištirtų vieną keisčiausių būtybių Amerikos upeliuose – pragaro salamandrą.

"Tai tikrai tvarkingas gyvūnas. Iš tikrųjų tai didžiausia salamandra Šiaurės Amerikoje", - sako jis. Jis gali užaugti iki 2 pėdų ilgio ir gyventi daugiau nei 30 metų.

„Tačiau daugelis žmonių, gyvenančių ten, kur yra – daugiausia Apalačų regione nuo Niujorko iki Džordžijos – apie tai nežino, nes upėse ir upeliuose jis yra visiškai vandens telkinys“, – sako Spear. "Jis praleidžia laiką po didelėmis uolomis."

Biologai paprastai ieško pragaro smilkinio (pravarde „snukio ūdra“), pakeldami didžiulius upelio riedulius ir nardydami po jais. Spear, dirbanti ne pelno siekiančioje varliagyvių grupėje „The Orianne Society“, rado švelnesnį būdą: jis ėmė vandens mėginius iš upelių, kur ieško šių salamandrų.

"Mes iš tikrųjų galime išskirti DNR iš šio vandens mėginio ir galime pasakyti, kad tai yra pragaro genties DNR. Ir mes žinome, kad pragaro gentis yra ten, nereikalaujant pakelti uolos ar net nematyti", - sako jis.

Ir pasirodo, kad kai pragaro genčiai veisiasi, jie į vandenį išmeta daug daugiau DNR. "Taigi mes galime pasakyti, kur jie sėkmingai veisiasi", - sako Spear, - tai būtų labai naudinga norint suprasti, kur yra sveikos populiacijos ir kur turime dėti savo pastangas išsaugoti.

„Hellbenders“, matyt, mažėja - ir tam tikru momentu gali būti apsaugoti Nykstančių rūšių įstatymu - todėl biologams svarbu žinoti, kur jie yra ir kur jie veisiasi.

Stebėti pokyčius įvairiose rūšyse

„Spear“ pranešimas Biologijos draugijos susirinkime buvo tik vienas iš daugiau nei tuzinų, apžvelgiančių aplinkos DNR.

Philipas Francisas Thomsenas iš Kopenhagos universiteto teigia, kad jį sėkmingai panaudojo tyrinėdamas žuvis vandenyne.

Jis paėmė vandens mėginius netoli Elsinore Hamletas. Jis rado 15 žuvų rūšių DNR, įskaitant vieną didelį staigmeną: sardines, kurios paprastai gyvena daug šiltesniuose vandenyse pietuose.


Ar kas nors iš čia turi patirties dirbant sutartinių tyrimų organizacijoje?

Nors esu susipažinęs su bendromis CRO funkcijomis, man įdomu, kokia buvo patirtis. Taigi aš turėjau šiuos klausimus:

Kokio dydžio buvo jūsų CRO (jei neprieštarautumėte pasidalinti vardu, tai taip pat būtų naudinga)?

Kaip buvo darbo ir asmeninio gyvenimo pusiausvyra? Ypač palyginti su Big Pharma (jei dirbote abu).

Privalumai ir trūkumai pradedant dirbti CRO, jūsų nuomone? Sekė per ilgo buvimo privalumai ir trūkumai?

Karjeros progresas su CRO, palyginti su farmacija / biotechnologijomis?

Būčiau labai dėkingas už bet kokią pagalbą ir įžvalgą toliau nurodytais klausimais.

Aš dirbu „Covance“, tikriausiai didžiausiai pasaulyje CRO. Darbo ir asmeninio gyvenimo pusiausvyra yra gerai, nors sakyčiau, kad jie jums sunkiai dirba/sunkaus darbo kultūra, o ne atlygis, nes panašių vaidmenų atlyginimai su dideliais vaistiniais preparatais dažnai yra didesni. Argumentai "už": geras mokymas, naudojama daug įvairių tyrimų. Gera darbo įvairovė Gera karjeros eiga. Minusai: nepakankamas atlyginimas.

Taip pat sakyčiau, kad didžiausias privalumas (man) yra tai, kad manau, kad mano darbas yra naudingas, vertingas ir įdomus.

Taip pat neturiu supratimo apie ilgo buvimo trūkumus.

Kaip minėta, aš tikiu geresniu atlyginimu didelėje farmacijoje ir negaliu kalbėti apie karjeros progresą. Tačiau karjeros progresas yra geras, o viduje yra reklamavimo kultūra.

Juokinga, aš turėjau kitokią patirtį su Covance. Tiesa, tai buvo prieš kelerius metus, tačiau darbo ir asmeninio gyvenimo pusiausvyra buvo gana niekingas, o atlyginimas buvo tinkamas mano patirties lygiui, o skaičiuojant viršvalandžius, dirbdavau kiekvieną savaitę be klaidų. iš tikrųjų gana gerai.

Dabar dirbu farmacijoje tiesiogiai ir gaunu atlyginimą, bet iš tikrųjų uždirbu mažiau pinigų, nes negaunu užmokesčio už viršvalandžius, vis tiek dirbu.

Vis dėlto išmokau labai daug ir nedvejodamas grįšiu į tinkamą situaciją.

Ar yra stigma prieš ilgalaikius CRO darbuotojus? Tai yra, kadangi CRO iš tikrųjų neturi IP arba neprideda naujų vaistų į rinką ir pan., ar jie nebus laikomi svarbiais mokslinių tyrimų ir plėtros vaidmenimis farmacijoje?

Aš ketinu nubrėžti paralelę ir noriu sužinoti, ar manote, kad tai taikoma CRO.

Teikdami valdymo konsultacijas, kurios yra savotiškas verslo pasaulio CRO, jūs padėsite pagrindiniams klientams išspręsti su operacijomis ir BD susijusias problemas. Dažnai, jei gerai dirbate, po kelerių metų galėsite įsidarbinti kliento įmonėje.

Jei CRO atliekate gerą darbą, susijusį su moksliniais tyrimais ir plėtra, ar tai pastebės atitinkama farmacijos įmonės komanda, kad galėtumėte užmegzti ryšius ir pereiti?

Kokios yra „Covance“ sveikatos priežiūros išmokos darbuotojams?

Dirbau startuolio CRO, o dabar dirbu milžiniškame (gal didžiausiame?) CDMO.

Norint atsakyti į jūsų klausimus, manau, reikia daugiau informacijos – kokios pozicijos jus domina?

Pradinio lygio mokslininko pareigos (asocijuotas mokslininkas I-III).

O konkrečiai ar girdėjote ką nors apie Parexel ar PPD ir kaip ten viskas?

2,5 metų dirbau CRO kaip pirmasis mano darbas po bakalauro. Jame dirbo apie 100 darbuotojų, tačiau ji sparčiai išaugo ir dabar turi didelę svetainę NC, kurią padėjau įkurti, o tai buvo šaunu!

Mano antrasis darbas po to buvo didžioji farmacija. CRO gyvenimas gali būti daug labiau įtemptas, nes vienu metu galite dirbti su keliais projektais ir su keliais klientais. Mano kolegos iš CRO tapo puikiais draugais, kurių aš neturėjau didelėje farmacijoje. Sakyčiau, tai yra įprasta, jei esate svetainėje, kurioje yra daugiau nei 1 tūkst. žmonių, sutikti žmonių bus sunkiau. Abi praleidau daug ilgų dienų, kurių reikia tikėtis laboratorijoje, bet tikrai daugiau CRO.

Argumentai "už" – mažesnės įmonės paprastai moko jus naudoti įvairesnius instrumentus, o greitesnis tempas reiškia, kad mažiau nuobodu, gera priprasti prie farmacijos darbo, susirasti daugiau draugų. Minusai - gali būti labiau įtempti, anksčiau prisiimti daugiau pareigų, dėl kurių kai kurie gali patirti stresą.

Karjeros progresą galima susieti su aukščiau. Jei pateksite į nedidelę įmonę, galite greitai pakilti į viršų ir greitai gauti vyresnius pareigas, tačiau atlyginimas gali neatitikti pareigų pavadinimo. Pvz. Žmonės, su kuriais dirbau, vis dar dirba CRO, dabar yra vyresnysis mokslininkas, palyginti su manimi dabartiniame biotechnologijų CDMO, esantis „quotscientist“, tačiau mano atlyginimas yra didesnis. Būkite per ilgai ir būsite įtempti prie jų būdų, dėl kurių gali būti sunku rasti kitą vaidmenį, bet, manau, jūs turite daugiau laisvės judėti iš vieno skyriaus į kitą.

Turiu patirties CRO, Big Pharma, aptarnavimo inžinieriaus, CDMO srityje: tikrai gerai, jei įgyti patirties CRO, įgyti patirties dirbant su įvairia įranga. Nežinote, į kurią pusę einate, bet HPLC ir ELISA ir kt. yra universali analitiko kalba. Dabar esu priskirtas HPLC "specialistas", ir man būtų sunku ten patekti nebūdamas CRO.

u/coooosy oho, ačiū už šį nuostabų atsakymą!! Į savotišką atsitraukimą Nr. 4. ar manote, kad per ilgai būdami CRO tapsite nepatraukliu kandidatu į Pharma pareigas? Tai yra, ar bus stigma, kuri bus susieta su buvimu karjeros CRO darbuotoju, o ne su farmacija?

Mano pirmasis pilnas darbas buvo CRO. Ten dirbo apie 60 darbuotojų. Darbo ir asmeninio gyvenimo pusiausvyra buvo gana tinkama ir nuosekli. Tai daugiausia buvo 40 valandų per savaitę darbas, o valandos paprastai buvo 9–5. Turėjome apmokestinamas valandas, todėl kuo daugiau dirbome, tuo daugiau uždirbo įmonė. Kartais kartais turėdavau likti vėliau arba atvykti savaitgaliais, tačiau tokių atvejų buvo nedaug. Paprastai kuo daugiau pervargsite, tuo didesnė tikimybė, kad padarysite kritinę klaidą ir prarasite pinigus įmonei. Dabar dirbu didelėje farmacijos kompanijoje, o CRO darbas buvo žymiai sunkesnis.

Darbo CRO pranašumas yra tai, kad jis leidžia jums išmokti ir įgyti patirties naudojant įvairias technikas ir produktų tipus. Trūkumas yra tas, kad nėra daug gilumo, nes dažnai dirbate su projektu keletą mėnesių, kol tęsiate. CRO taip pat yra stabilesni finansiškai, nes jie linkę turėti daug klientų ir neturi jokių produktų. Taigi, jei produkto klinikinis tyrimas nepavyksta ir klientas baigia veiklą, CRO vis tiek turi dirbti su daugybe kitų klientų. Kitas trūkumas yra tas, kad niekas nedirba CRO, kad uždirbtų daug pinigų, o jūsų atlyginimas / nauda paprastai bus mažesnė už pramonės vidurkį. Jūsų projektai taip pat priklauso nuo jūsų kliento, todėl kartais galite būti priversti dirbti su labai nuobodžiais dalykais. Taip pat yra šiek tiek daugiau spaudimo, nes jūsų vadovas yra CRO, o jūsų klientai taip pat mano, kad jie yra jūsų viršininkas. Jūs taip pat galite turėti įdomų projektą, bet tada klientas gali jį atšaukti iš niekur.

Man CRO buvo puiki vieta pradėti savo ankstyvą karjerą dėl didžiulės patirties, kurią jis man suteikė. Tačiau karjeros eigoje tikrai yra daugiau ribos, todėl aš eisiu į „Big Pharma“ karjeros vidurį ir tikiu, kad vėliau grįšiu į CRO.


Vertimas

Kai mRNR yra citoplazmoje, ji prisijungia prie ribosomos, kurią sudaro baltymai ir kitokio tipo RNR, vadinamos ribosomų RNR (rRNR). Galima galvoti apie ribosomą kaip apie darbo stalą, kuriame baltymai sintetinami kovalentiškai surišant aminorūgštis pagal mRNR kodą nurodyta seka.

Kaip išverstas kodas?

Galima manyti, kad mRNR bazių seka yra kodo raidžių seka, kuri skaitoma kaip trijų raidžių „quotwords“ serija.

Pavyzdžiui, jei mRNR turėtų bazių seką, pvz

Ši seka iš tikrųjų būtų skaitoma kaip trijų raidžių žodžių, vadinamų "quotcodons", serija, kurių kiekvienas nurodo konkrečios aminorūgšties įterpimą. Aukščiau pateiktame pavyzdyje kodonai arba „quotwords“ būtų:

Kiekvienas iš šių trijų raidžių žodžių nurodo vienos iš 20 aminorūgščių, sudarančių žmogaus baltymus, įterpimą. Aminorūgštis į ribosomą perneša pernešimo RNR (tRNR) šeima, o kiekvienai aminorūgščiai yra specifinės tRNR.tRNR susideda iš vienos RNR grandinės, tačiau ji linkusi susilenkti atgal ir sukurti kilpas, kurias laiko vandeniliniai ryšiai tarp tRNR segmentų, kaip parodyta toliau pateiktoje iliustracijoje.

Viršuje pateiktoje iliustracijoje bazinė CAT seka DNR buvo transkribuota, kad taptų GUA kodonu pasiuntinio RNR. MRNR paliko branduolį ir prisijungė prie ribosomos, kur buvo pradėta baltymų sintezė (transliacija). Kiekvienas mRNR kodonas nurodė tam tikrą aminorūgštį, kuri turi būti pridėta prie augančios baltymų grandinės. Šiame pavyzdyje pirmosios keturios aminorūgštys yra žymimos "AA1-AA2-AA3-AA4". Kitas mRNR kodonas buvo „GUA“. GUA komplementas yra „CAU“, kuris yra pernešančios RNR, pernešančios aminorūgštį valiną, antikodonas. Valino tRNR antikodonas CAU susijungė su mRNR GUA kodonu. Tai nustatė valiną kaip sekančią aminorūgštį ir, pridėjusi ląstelinę energiją (ATP), valinas aminorūgščių grandinėje tapo kovalentiškai susietas su AA4.

Aukščiau esančiame skyriuje apie transkripciją mes sutelkėme dėmesį į konkretaus geno mRNR sukūrimą, šie įvykiai įvyko ląstelės branduolyje. Toliau pateiktame paveikslėlyje pavaizduoti vėlesni įvykiai, įvykę po to, kai mRNR palieka branduolį ir prisitvirtina prie ribosomos bei inicijuoja vertimą.

Šešiasdešimt vienas kodonas nurodo aminorūgštį, o likę trys veikia kaip baltymų sintezės sustabdymo signalai. Pavyzdžiui, žemiau esančiame paveikslėlyje UGA kodonas signalizuoja apie baltymų sintezės pabaigą. Visų galimų mRNR trijų raidžių kodonų kodas parodytas žemiau esančioje mėlynoje lentelėje. Atminkite, kad kodas yra šiek tiek perteklinis. Pavyzdžiui, yra keturi atskiri aminorūgšties prolino kodonai. Nepaisant to, kodas yra vienareikšmis, nes nė vienas tripletas nekoduoja daugiau nei vienos aminorūgšties. Be to, su tik keliomis nedidelėmis išimtimis, tas pats kodas yra visuotinai aptinkamas virusuose, bakterijose, protistuose, augaluose, grybuose ir gyvūnuose.

Atminkite, kad žemiau pateiktame pavyzdyje UGA yra signalas STOP, o tai reiškia, kad aminorūgščių grandinė yra baigta ir daugiau amino rūgščių nereikia pridėti. Turėkite omenyje, kad šiose iliustracijose yra tik trumpos kodonų sekos, o tikrasis baltymas paprastai turėtų daug ilgesnę seką. Nepaisant to, šie pavyzdžiai iliustruoja, kaip kodas yra transkribuojamas iš DNR į mRNR ir kaip po to mRNR verčiama, siekiant nurodyti aminorūgščių seką konkrečiame baltyme, kuris yra to konkretaus geno produktas chromosomoje.

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje aiškiai matyti, kad geno kodonų tvarka (DNR segmentas, koduojantis konkretų baltymą) nurodo aminorūgščių seką baltyme. Baltymų sintezės pradžios signalas yra kodonas AUG, kuris nurodo aminorūgšties metionino įtraukimą. Kai mRNR prisitvirtina prie ribosomos, fermentai ieško AUG kodono ne tik kaip pradžios signalo, bet ir kaip priemonės tiksliai žinoti, kuri yra pirmoji kiekvieno iš trijų raidžių kodono raidė. Pavyzdžiui, pasiuntinio RNR gali turėti kodonų seką, parodytą aukščiau esančioje iliustracijoje, t.y.

Tačiau, jei signalas pradėti būtų perkeltas vienu nukleotidu (pvz., pradedant nuo pirmojo "U" vietoj "A"), kodonai būtų skaitomi taip:

ir tai sukeltų labai skirtingos aminorūgščių sekos sintezę. Aminorūgščių sekos klaidos iš tikrųjų gali atsirasti dėl mutacijų, kaip aprašyta toliau.

Toliau pateiktame vaizdo įraše pateikiama išsami įvykių, įvykusių perkeliant mRNR šabloną į baltymą, santrauka.

Šis kitas vaizdo įrašas yra puiki transkripcijos ir vertimo iliustracija, tačiau tai iliustruoja taip, kad būtų galima suderinti realiuoju laiku.

Įdomus ŽIV variantas

Žmogaus imunodeficito virusas (ŽIV) žinomas kaip retrovirusas. Jį sudaro viena RNR grandinė (molekulė) baltymo apvalkalo viduje. Kai ŽIV prisijungia prie T limfocitų, jis patenka į limfocitą ir numeta baltyminį apvalkalą. Virusinis fermentas, vadinamas atvirkštine transkriptaze, tada naudoja viruso RNR grandinę kaip šabloną, kad sukurtų DNR molekulę, kuri gali būti įtraukta į užkrėstos ląstelės-šeimininkės DNR. Šiuo atveju RNR naudojama DNR molekulei sukurti, o procesas buvo pavadintas "atvirkštine transkripcija".


Mokslas prie sienos (1992)

Genų kontrolė: transkripcijos veiksniai ir mechanizmai

Nuo 1953 m., kai buvo išaiškinta deoksiribonukleino rūgšties (DNR) dvigubos spiralės struktūra, biologai stengėsi suprasti genetikos mokslo detales. Tačiau kuo giliau jie įsiskverbia į DNR proceso veikimą, tuo sudėtingesnis iškyla, o tai kelia iššūkį ankstyvam optimizmui, kad struktūriniai mechanizmai apibūdintų visą vaizdą. Dabar atrodo, kad gyvybė organizme vystosi kaip dinamiškas procesas, vadovaujamasi DNR programos, tačiau nėra nuspėjamas pagal laikrodį. Vienas iš labiausiai intriguojančių klausimų yra pats pirmasis proceso žingsnis, kaip pati DNR perduoda savo informaciją organizmui. „Frontiers“ simpoziume saujelė pirmaujančių genetinių mokslininkų kalbėjo apie savo transkripcijos tyrimus ir svarbiausią pirmąjį etapą, kai susidaro RNR molekulės, kad pateiktų DNR nurodymus ląstelės ribosomų baltymų gamybos gamykloms. Diskusija buvo pagrįsta Roberto Tjiano apžvalga, kuri vadovauja Howardo Hugheso medicinos instituto mokslininkų grupei ir dėsto Kalifornijos universiteto Berklio universiteto Molekulinės ir ląstelių biologijos katedroje.

Ericas Landeris iš Masačusetso technologijos instituto Whitehead instituto surengė sesiją „norėdamas sudaryti suderintą vaizdą apie genų kontrolę įvairiose apraiškose - tiek apie įvairias biologines problemas, kurioms ji taikoma, tiek skirtingus metodus, kuriuos žmonės naudoja jai suprasti“. Tikslas buvo pabandyti

simpoziumo „nebiologai“ supras, kaip genomas žino, kur yra jo genai ir kaip jis tuos genus išreiškia “.

Tikriausiai joks kitas mokslinis atradimas XX amžiaus antroje pusėje neturėjo tokios įtakos mokslui ir kultūrai, kokią turėjo DNR struktūros ir funkcijos išaiškinimas. Molekulinės biologijos sritis išaugo į gyvybės mokslų priešakyje, o jos praktikai sparčiai plėtoja šių įžvalgų pritaikymą, nuolat atsiranda naujų horizontų. Darbo genetikos elementai, vadinami genais, dabar gali būti dubliuojami ir gaminami, o tada vėl įvedami į gyvus organizmus, kurie paprastai juos priima ir laikosi naujų nurodymų. Rekombinantinė DNR technologija ir genų terapija žada pakeisti ne tik mūsų požiūrį į mediciną, bet ir pagrindinį visuomenės jausmą kontroliuoti savo biologinį likimą, galbūt net evoliuciją.

KAIP VEIKIA DNR

Nepaisant šiuolaikinės genetikos reikšmės, daugelis jos pagrindų vis dar nėra plačiai suprantami. Santrauka to, kas buvo išmokta apie DNR, gali būti naudinga įžanga į diskusiją apie transkripciją ir genų ekspresiją:

Visai gyvybei paveldima genetinė informacija yra molekulės, vadinamos DNR, pavidalu. Visas augalo ar gyvūno DNR rinkinys yra kiekvienos organizmo ląstelės branduolyje. DNR molekulės struktūrai būdingos labai ilgos eilutės, sudarytos iš vadinamųjų bazių porų, kurių yra keturi tipai. Genas yra šios eilutės segmentas, turintis tam tikrą keturių bazinių porų seką, suteikiančią jai unikalų charakterį. Genai yra susieti vienas po kito, o DNR eilutė yra pernešta sudėtingose ​​struktūrose, vadinamose chromosomomis, kurių žmogaus organizme yra 23 poros. Mokslininkai nustatė, kad žmonių atskirų genų skaičius yra apie 100 000. Norėdamas paaiškinti DNR sąvoką, Douglasas Hanahanas iš Kalifornijos universiteto San Fransiske panaudojo magnetinės juostos metaforą, „kuri atrodo vienodai visur, bet turi (arba gali turėti) atskirų dainų, sudarytų iš informacijos“. Taigi genas gali būti lyginamas su konkrečia daina.

Bendras šio paveikslo kontūras buvo žinomas šeštojo dešimtmečio pradžioje, tačiau net elektroninis mikroskopas tiksliai neatskleidė, kaip buvo sudaryta DNR molekulė. Kai britų biofizikas Francisas Crickas ir amerikiečių molekulinis biologas Jamesas Watsonas pirmą kartą pasiūlė dvigubos spiralės struktūrą DNR, perkūnija nuaidėjo visoje molekulinėje biologijoje ir biochemijoje. Daug daugiau nei tik a

struktūros klasifikacija, tai buvo apreiškimas, kurio pasekmės atvėrė plačią tyrinėjimų sritį. Kodėl toks svarbus? Kadangi ši struktūra palengvina DNR vaidmenį ir funkciją tiek, kad visas pagrindinės genetinės informacijos dekodavimo ir galiausiai pakeitimo procesas staiga buvo atitrauktas uždangą nuo to, kas buvo žinoma kaip gyvenimo abėcėlė.

Iš karto buvo suvokta, kad DNR struktūra labai parodo, kaip molekulė iš tikrųjų veikia saugodama ir perduodama koduotą informaciją. Dėl silpno cheminio ryšio tarp komplementarių bazių ir mdašadenino su timinu ir citozinu su guaninu, ir kiekviena pora atvirkščiai, visų gyvybės formų paveldima informacijos saugykla įgauna formą kaip užkoduota paprastų signalų seka. Signalai yra išdėstyti dvigubos spiralės struktūroje, kurią atrado Watsonas ir Crickas. Pavaizduokite dvi greta esančias virvės sruogas, kurių kiekvienoje išilgai yra cheminių pagrindų virvelė (5.1 pav.). Kai pirmosios virvės pagrindas yra adeninas (A), kitos virvės pagrindas yra priešais jį

5.1 pav Dvigubos spiralės DNR skeleto modelis. Struktūra kartojasi 34 angstremų intervalais, o tai atitinka 10 likučių kiekvienoje grandinėje. (Nuo 77 p. BIOCHEMISTRY 3 leidime, autorius Lubert Stryer. Autorių teisės ir kopija 1975, 1981, 1988 m. Lubert Stryer. Perspausdinta gavus W. H. Freemano ir kompanijos leidimą.)

bus timinas (T). Be to, priešingai, jei timinas atsiranda vienoje sruogoje, adeninas bus rastas priešingai kitoje sruogoje. Ta pati logika taikoma analogiškoms poroms su citozinu (C) ir guaninu (G). Šios bazinės poros sukuria horizontalų ryšį, tarsi jų afinitetą silpnam cheminiam ryšiui su papildomu partneriu priešingoje grandinėje. Tačiau išilgai vertikalios ašies (virvės ilgio) gali atsirasti bet kuris iš keturių pagrindų. Taigi, virvė & mdash vadina ją viena grandine, arba sensorinė grandinė, arba antisensinė grandinė &mdashof DNR gali turėti beveik bet kokią A, C, G ir T seką. Kita grandinė būtinai turės komplementarią seką. The kodą yra tiesiog bazinių porų seka, dažniausiai pasiekiama žiūrint tik į vieną iš gijų.

Siekdami paaiškinti gyvenimo sudėtingumą, mokslininkai ėmėsi kodo iššifravimo. Kai buvo suvokta, kad keturios nukleotidų bazės yra pagrindinės genetinės abėcėlės raidės, iškilo klausimas: kaip jos formuoja žodžius? Atsakymas buvo žinomas per dešimtmetį: 64 galimi bet kurių trijų iš jų deriniai, vadinami tripletais, aptinkami vienoje DNR grandinėje, o kiekviena davė nurodymą „pagaminti aminorūgštį“.

Augalų ir gyvūnų ląstelėse rasta tik 20 aminorūgščių. Pritaikant 64 „žodžių komandas“ prie 20 rezultatų, paaiškėjo, kad kai kurioms aminorūgštims gali būti nurodyta daugiau nei viena trijų raidžių „žodžių seka“ arba nukleotidų tripletas, žinomas kaip kodonas (5.2 pav.). Paaiškinimas tebėra įdomus klausimas, o kol kas geriausias spėjimas yra apsaugos nuo klaidos pertekliaus teorija: kad tam tikrų aminorūgščių kodonai, kuriuos galima supainioti atliekant „neteisingą tipografinį vertimą“, ne taip greitai parodys. klaida, nes to paties rezultato reikalauja keli kodonai.

Kodonai tarnauja, sakė Hanahanas, "perduoti baltymą koduojančią informaciją iš DNR saugojimo vietos, ląstelės branduolio, į baltymų sintezės vietą, citoplazmą. Informacijos perdavimo priemonė yra RNR. DNR, pagrindinė DNR kopija kodas lieka ląstelės branduolyje. RNR, molekulė, kurios struktūra chemiškai labai panaši į DNR, yra informacijos šablonas ir perneša ją už ląstelės branduolio į citoplazmą, kur naudojama tam tikrai sekai gaminti. baltymų.

Sukūrus pasiuntinio nuorašą, jo vertimas galiausiai sukelia aminorūgščių seriją, kurios yra surištos peptidiniais ryšiais į ilgas, linijines grandines, kurios savo ruožtu susilanksto į įdomias, dažnai rutuliškas molekulines formas dėl silpnos cheminės medžiagos. giminingumas tarp įvairių aminorūgščių ir tarp jų.

5.2 pav (A) Poliribosomos diagrama. Kiekviena ribosoma prisijungia prie pradinio signalo 5'-mesenger RNR (mRNR) grandinės gale ir sintezuoja polipeptidą, eidama išilgai molekulės. Prie vienos mRNR molekulės vienu metu gali būti prijungtos kelios ribosomos, visa sąranka vadinama poliribosoma.

(B) Transkripcija ir vertimas. MRNR nukleotidai surenkami taip, kad sudarytų vienos DNR grandinės komplementarią kopiją. Kiekviena trijų grupė yra kodonas, papildantis trijų nukleotidų grupę konkrečios pernešimo (tRNR) molekulės antikodoninėje srityje. Kai susiejama bazė, aminorūgštis, nešama kitame tRNR molekulės gale, pridedama prie augančios baltymų grandinės. (Perspausdinta su Watson ir kt. leidimu, 1987, p. 84. Autorių teisės ir kopija 1987, The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc.)

Šie žingsniai yra chemiškai įdomūs, tačiau paslaptis, privertusi mokslininkus Frontiers simpoziume, supa pradinį nuorašą, kurį sukuria ribonukleino rūgšties rūšis, vadinama pasiuntinio RNR (mRNR). Tjian apžvalgoje „Genų reguliavimas gyvūnų ląstelėse: transkripcijos faktoriai ir mechanizmai“ palietė didžiąją dalį pirmiau minėtų dalykų ir buvo pristatytos kai kurios pagrindinės problemos, kurias mokslininkai tiria tirdami mRNR procesą. Kiekvienas jo kolegos sesijoje apie genų reguliavimą aprašė intriguojančių išvadų, pagrįstų įvairių organizmų reguliavimo tyrimais: Arnoldas Berkas iš Kalifornijos universiteto Los Andžele, Kevinas Struhlas iš Harvardo medicinos mokyklos, mielės Ruth Lehmann, iš Whitehead instituto, vaisių musėje ir Hanahan, pelėse. Jie paaiškino savo darbą simpoziumui ir pasiūlė, kaip jo pasekmės gali padėti išsiaiškinti žmogaus genetiką ir užpildyti platesnį gyvenimo veikimo vaizdą.

DNR VAIDMUO

Nekoduojanti DNR ir subtilumas, skyrybos ženklai ar tiesiog šlamštas?

Mokslininkai negali tiksliai pasakyti, ar dauguma nekoduojančių genų, kurie, atrodo, nesako tiesiog „sukurti šią aminorūgščių eilutę“, apskritai ką nors sako. Tjianas yra girdėjęs daug spekuliacijų šiuo klausimu: "Dauguma šios srities žmonių sutinka, kad tik labai maža dalis žmogaus genomo iš tikrųjų koduoja ... baltymus, kurie iš tikrųjų atlieka visą sunkų darbą. Bet toli gražu ne Noriu pasakyti, kad visa ta tarpinė seka yra visiškai nesvarbi. Faktas yra tas, kad mes nežinome, ką jie daro. Jis atkreipia dėmesį į įdomų reiškinį tarp mokslininkų ir pastebėjo, kad nors „kai kurie žmonės tai vadina šiukšlėmis“, kiti, kaip ir jis pats, „verčiau pasakytų „nežinau“.“ Užuot atmetęs šios neiššifruotos DNR reikšmę, jis ir kiti mintyse klasifikuokite jį kaip skyrybos ženklus, kurie keičia ir daro įtaką nuorašui. "Akivaizdu, kad yra daug skyrybos ženklų, tačiau vis tiek kyla klausimas: kodėl varliagyviai turi tiek daugiau DNR nei mes? Kodėl paprastoji lelija turi tiek daug DNR, o žmogaus ir aišku, kad taip pat sudėtingi medžiagų apykaitos procesai. Atrodo, kad to nereikia? Tiesą sakant, daugelis žmonių susimąsto, ar tos sekos galbūt yra dėl subtilesnių skirtumų ir skirtumų tarp jūsų ir manęs, kuriuos dabartiniame mūsų sudėtingumo etape gali būti per sunku įžvelgti.

Ericas Landeris, atsakydamas į smalsumą apie perteklinius ar nepageidaujamus genus, atkreipė dėmesį, kad dažnai kyla klausimas: jei tai nenaudinga, kodėl tai yra? Jis tęsė: „Evoliuciniu požiūriu

Žinoma, aktualus klausimas yra visiškai atvirkštinis: kaip jūs jo atsikratytumėte? Norint atsikratyti daiktų, reikia dirbti natūralios atrankos būdu, o jei tai nėra problema, kodėl tu jį išmesti? Tikriausiai taip į tai žiūri gyvenimas." Vestigialiniai bruožai nėra neįprasti aukščiausiuose evoliucijos laiptelių laiptelių, pažymėjo Landeris, o tuo tarpu "virusai, pavyzdžiui, patiria daug didesnį spaudimą konkuruoti ir tai daro efektyviai replikuodami jų DNR."

Tačiau stebinantis mūsų ląstelių biologinio mechanizmo sudėtingumas, tikslumas ir laikas Tjianui ir kitiems atrodo, kad nukleotidų bazių sekos tarp aiškiai atskirtų koduojančių genų atlieka gyvybiškai svarbią funkciją. Arba labiau tikėtina, kad yra keletas funkcijų. Dabar, kai genomo kartografavimo mokslininkų keliami klausimai tampa rafinuotesni ir subtilesni, pats geno apibrėžimas pradeda klibėti. Dažnai patogu genus konceptualizuoti kaip atskirų perlų eilutę ir susipynusią stygą, kuri seka dvigubos spiralės metafora ir surenkama tam tikroje chromosomoje. Tačiau Tjian sustiprina atradimo svarbą, kad daug mažiau nei pusė bazinių sekų iš tikrųjų koduoja baltymo kūrimą.

Jis ieško pranešimų, esančių didesnėje (tris ar keturis kartus) „nekoduojančioje“ žmogaus genomo dalyje. Žemėlapių sudarymas yra vienas dalykas: galų gale, pasitelkus superkompiuterius ir patobulintus eksperimentinius bei mikroskopinius metodus, skirtus DNR medžiagai tirti, tyrėjų armija parengs žemėlapį, kuriame parodyta bendra, tiesinė visų nukleotidų bazių porų seka, kurių skaičius yra maždaug. 3 milijardai žmonių. Tačiau Tjianui tai bus tik kaip didelės dėlionės gabalėlių krūvos surinkimas. Jis žvelgia į kitą etapą, bando sudėti dėlionę, tačiau nuo šio proceso pradžios sunku tiksliai pasakyti, kaip atrodo atskirų dalių dydis ir forma. Jis žino surinkto paveikslo pavadinimą: „Kaip DNR valdo visą sudėtingą gyvenimo sudėtingumą“.

Viena ankstyva įžvalga yra svarbi ir atkartoja atradimus, kuriuos atskleidė sudėtingas ir dinamines sistemas tyrinėjantys mokslininkai: kiekviena iš trilijonų žmogaus ląstelių nėra savarankiška būtybė, kuri, sukūrusi DNR, veikia kaip mašina. Gyvenimas yra procesas, reikalaujantis be galo daug ir be galo subtilių reakcijų ir atsakymų į besiskleidžiančias sąlygas. Formalus būdas tai paaiškinti yra nurodyti tikrąją bendrąją bazių seką organizme kaip jo genotipą ir faktinę fizinę gyvybės formą, į kurią genotipas išsivysto kaip fenotipas. Skirtumas įgauna vis didesnę reikšmę, kai atsižvelgiama į sąveikaujančių dinaminių reiškinių poveikį sistemos evoliucijai. Populiarus biologų šūkis

eina: evoliucija suteikia tik genotipą, kurį fenotipas turi apmokėti sąskaitas.Tjianas ir jo kolegos tvirtai įtaria, kad ląstelių lygmeniu, ty lygiu, kuriame molekuliniai biologai ieško ir kur DNR galiausiai sukuria savo poveikį, ir instrukcijos nėra tik išdėstytos, o paskui baigiamos kaip visam laikui ir deterministiškai susuktas laikrodis. Dauguma ląstelėje atliekamų neinstinktyvių ir nenuspėjamų funkcijų, išskyrus biochemiškai reikalingas ir nuspėjamas, turi turėti vadovaujantį intelektą, o tas intelektas turi būti užkoduotas DNR. Ir šiuos šiuolaikinius genetikus labiausiai verčia pačios funkcijos, kurios pradeda procesą, paverčiančios DNR programą veiksmais.

Centrinė biologijos dogma

Neilgai trukus po to, kai Crickas ir Watsonas padarė savo garsų atradimą, jie tęsė savo atskirus tyrimus, ir Crickas buvo vienas iš tų, kurie buvo labiausiai nusipelnę, kad padėjo išnarplioti patį kodą. Proceso metu tapo aišku, kad DNR iš tikrųjų nėra veikėjas, o veikiau pasyvi pagrindinė organizmo ląstelių gyvenimo plano kopija. Crickas buvo atsakingas už tai, kas pradėta vadinti pagrindine biologijos dogma, ir veiksmų seka, susijusi su informacijos srautu nuo pagrindinio DNR plano iki galutinio baltymų, skatinančių gyvybės procesą, pagaminimo (5.3 pav.).

Molekuliniai biologai ir biochemikai kiekviename iš šių žingsnių atskleidė daugybę įdomių ir netikėtų reiškinių. Tačiau pirmame žingsnyje padaryta nuorašas yra suprantamai kritiškas, nes kažkaip reikia pasiekti reikiamą milžiniško DNR pagrindinio plano dalį, teisingą geną arba genų seką, su ja reikia susipažinti ir išversti, kad būtų galima perduoti kitam žingsniui. Taigi pagrindiniai transkripcijos klausimai, vadinami genų ekspresija, atkreipia kai kurių pirmaujančių pasaulio genetikų dėmesį, įskaitant Tjianą ir jo kolegas simpoziumo genų reguliavimo sesijoje, kurie paaiškino, kaip jie eksperimentiškai tiria mRNR procesą, ieškodami atsakymų.

Ląstelė turi atlikti daugybę darbų ir atrodo, kad yra užprogramuota juos atlikti. Be to, ląstelė turi reaguoti į savo aplinką, todėl nuolatos jaučia reiškinius savo ląstelės membranoje su tam skirtais receptoriais, o tada perduoda chemiškai užkoduotą signalą į branduolį. Norint apdoroti šią informaciją, norint tęsti metaforą, reikia programinės įrangos, ir neabejotinai programa yra genuose. Transkripcijos mašinos darbas yra rasti tinkamą genomo dalį, kurioje yra reikalinga informacija. Konceptualiai galima priimti dviejų kategorijų signalus,

5.3 pav (Viršus) Genetinės informacijos srauto kelias, kurį 1956 m. Francis Crick pavadino pagrindine dogma. Rodyklės rodo siūlomas genetinės informacijos perdavimo kryptis. Rodyklė, supanti DNR, reiškia, kad DNR yra jos savęs replikacijos šablonas. Rodyklė tarp DNR ir RNR rodo, kad visos ląstelinės RNR molekulės yra sukurtos ("transkribuotos") DNR šablonuose. Atitinkamai, visus baltymus lemia ("išversti") RNR šablonai. Svarbiausia, kad paskutinės dvi rodyklės buvo pateiktos kaip vienakryptės, t. (Perspausdinta su Watson ir kt. leidimu, 1987, p. 81. Autorių teisės ir kopija 1987, The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc.). (Apačioje) Prokariotuose (A) transkripcija ir vertimas yra glaudžiai susiję, o eukariotuose (B) jie erdviškai ir laiko atžvilgiu yra atskirti. Prokariotuose pirminis transkriptas tarnauja kaip mRNR ir yra nedelsiant naudojamas kaip baltymų sintezės šablonas. Eukariotuose mRNR pirmtakai yra apdorojami ir sujungiami į branduolį prieš transportuojant į citozolį. [Po J. Darnell, H. Lodish ir D. Baltimore. Molecular Cell Biology (Scientific American Books, 1986), p. 270.] (Iš 716 p. BIOCHEMIJA 3-ajame leidime, Lubert Stryer. Autorių teisės ir kopija 1975, 1981, 1988 Lubert Stryer. Perspausdinta gavus W.H. Freeman and Company leidimą.)

nors tikriausiai ta pačia forma. Pavyzdžiui, kai ląstelė pradeda mirti dėl natūralios mirties, ji turi būti pakeista ir turi būti sukurtas visiškai naujas DNR rinkinys palikuonims. Toks DNR replikacijos įvykis yra biologiškai nuspėjamas, todėl jį galima numatyti pačioje programoje. Tačiau kitokio pobūdžio signalas tikriausiai yra daug įvairesnis: poreikis reaguoti į kažką būtino, reakcija į kokį nors tarpląstelinį įvykį arba į tarpląstelinį reguliavimo poreikį ir reikalaujantis atsako. Naudodamas pastarąjį signalą, RNR transkribuojantis fermentas, RNR polimerazė, kažkaip gali surasti tinkamą DNR bibliotekos dalį, kurioje saugoma reikalinga informacija, nukopijuoti ją transkripcijos būdu ir tada perduoti nuorašą į kitą. žingsnis, kuris perkelia jį už branduolio į ribosomas. Jie buvo apibūdinti kaip gamybos gamykla, kurioje organizmo baltymai iš tikrųjų surenkami naudojant dar vieną RNR variantą – ribosominę RNR (rRNR). Vėlgi, pagrindinė dogma.

TRANSKRIPCIJOS FAKTORIAI

Tjianas mano, kad raktas į kodo sudėtingumą yra suprasti, kaip kuriamas pasiuntinio RNR nuorašas. Kadangi cheminės taisyklės, pagal kurias veikia RNR polimerazė, yra gana gerai suprantamos, jis ieško subtilesnių atsakymų, susijusių su tuo, kaip baltymas suranda tinkamą genomo dalį ar dalis, ty geną ar genus, su kuriais šiuo metu reikia konsultuotis. . Jo tyrimai rodo, kad atsakymas greičiausiai apims bent kelis reiškinius, tačiau jo tikslas šiuo metu yra baltymų, vadinamų transkripcijos veiksniais, rinkinys. Kadangi laikas taip pat yra labai svarbus transkripcijos proceso komponentas, genetikai bando suprasti, kaip koordinuojamas greitas baltymų kūrimas: ne tik kur, bet ir kada. Taip yra todėl, kad galutinis produktas, ilgos polipeptidinės grandinės, sudarančios kūno baltymus, yra linijinės. Ši ilga eilutė, suvokiama kaip programos produktas, gali būti vertinama kaip nuosekli baltymų surinkimo ir surinkimo tvarka, nes jie yra sujungti vienas po kito cheminiu ryšiu ilgoje grandinėje tik viena kryptimi. Ribosomų ląstelių gamyklos išpumpuoja baltymus daugiau nei 30 per sekundę greičiu. Tik šiek tiek išgalvotas pavyzdys: jei RNR polimerazė juda žemyn DNR grandine ir po 1,34 sekundės kode rašoma UCA (serinas), 1,37 sekundės rodo ACG (treoninas), o po 1,40 – GCA (alaninas), negali būti delsiama nuskaityti UCA arba baltymai nebus išdėstyti tinkamai

ir baltymų seka, taigi ir susidariusi polipeptidinė grandinė, skirsis, o visa sistema suirs.

Elektroninio mikroskopo dėka Tjian galėjo pateikti judančias transkripcijos proceso nuotraukas. Beveik visi šios dramos aktoriai yra vienokios ar kitokios formos baltymai. Pagrindinė medžiaga, atsakinga už transkripto sudarymą, yra sudėtingas baltymas, vadinamas RNR polimeraze II. RNR polimerazė II yra daugelio subvienetų fermentas, sudarytas iš maždaug 10 skirtingų polipeptidų.

Pirmasis žingsnis yra išvalyti DNR grandinę iš susijusių chromatino komponentų, kad RNR polimerazė galėtų ją pasiekti. DNR molekulė eukariote yra suvyniota į baltymų kompleksą, vadinamą histonais, kurie turi būti pašalinti iš DNR šablono. Tada dvi viena kitą papildančios grandinės yra lokaliai išvyniotos, o RNR polimerazė pradeda judėti išilgai vienos grandinės, kad sukurtų nuorašą. Skaitydamas nukleotidų bazes, jis iš tikrųjų sukuria papildomą mRNR grandinę, gamindamas bazę, kurios reikalauja chemija. MRNR nuorašas iš tikrųjų yra kopija, pakeitus uracilą timinu, RNR domeno vienu pirminiu pakeitimu, ir DNR jutimo grandine, kuri tik stovi, o anksčiau susieta antisensinė grandinė, jos cheminis komplementas arba atitikmuo, yra naudojama kaip šablonas ( 5.4 pav.). Šablonas negamina

5.4 pav Transkripcijos burbulo modelis pailginant RNR transkriptą. Dvipusė DNR yra išvyniojama priekiniame RNR polimerazės gale ir atgal. RNR-DNR hibridinė spiralė sukasi sinchroniškai. (Nuo 710 p. BIOCHEMISTRY 3 leidime, autorius Lubert Stryer. Autorių teisės ir kopija 1975, 1981, 1988 m. Lubert Stryer. Perspausdinta gavus W. H. Freemano ir kompanijos leidimą.)

tiksli kopija, bet naudoja pagrindinę chemiją, kad sukurtų papildomą antisensinės grandinės kopiją, vadinasi, tiksli jutimo grandinės kopija.

Tjianas koncentruojasi ne į pačius cheminius įvykius, o į tai, kaip RNR polimerazė kažkaip žino, kur pradėti ir kur baigti stenogramą. Pagrindinis reljefas, kurį jis tyrinėja, ir baltymai, vadinami transkripcijos faktoriais, turi nuorodas, tokias kaip promotoriaus ir stipriklio regionai, intronai ir ekstranai, kurie padės ieškoti transkripcijos „kur“. Šių regionų vaidmenys iš esmės nežinomi, ir jie siūlo turtingą terra incognita molekuliniam biologui ir biochemikui, turinčiam novatorišką smalsumą. Kaip sakė Tjianas, „RNR polimerazė yra gana nepatogi“ ir negali atskirti atskirų genomo dalių. Būtent transkripcijos veiksniai „atrodo sukurti taip, kad atpažintų labai subtilius šablono DNR sekos skirtumus ir gali lengvai atskirti tikrą informaciją nuo šiukšlių. Jų skiriamoji geba yra labai didelė“, - sakė jis. Naudojami kaip zondai, jie leidžia genetikams patekti į 6–8 nukleotidų ilgio DNR gabalėlį.

Pamokos iš paprastesnių organizmų

Kaip pasakė Arnoldas Berkas: „Kokie yra skyrybos ženklai? Berkas atliko svarbų darbą šiuo klausimu, ištyręs daug paprastesnį tam tikros rūšies viruso, vadinamo 2 tipo adenovirusu, genomą, vieną iš maždaug 100 virusų, sukeliančių žmonėms peršalimą. Ši žinomų peršalimo virusų įvairovė leidžia Berkui daryti išvadą, kad „dėl to kasmet susergate peršalimu“. Kadangi pakanka vieno poveikio, kad susidarytų nuolatinis imunitetas jo poveikiui, dirbti su juo laboratorijoje yra palyginti saugu. Palyginti su 3 milijardais bazinių porų žmogaus genome, adenovirusas turi tik apie 36 000. Logiška išvada yra ta, kad nors virusas neturi atlikti diferencialinio skaičiavimo ar mąstyti apie filosofines ir mokslines chaoso teorijos pasekmes, „mdashit“ genomas yra efektyvesnis. Tai reiškia, kad viruso genome yra mažesnė šiukšlių arba papildomos (ty nenustatytos dėl savo aiškios funkcijos) DNR dalis. „Jis gerai auga laboratorijoje, su juo patogu dirbti“, o jo transkripcijos elgsena turėtų būti palyginti aiški.

Viruso strategija, kai jam pavyksta patekti į šeimininko ląstelę, yra išnaudoti ląstelės gebėjimą transkribuoti ir išversti DNR. Viruso DNR sako kažką panašaus į „Padarykite daugiau tokių“. Akivaizdu, kad nėra sunku rasti instrukcijas, kuriose rašoma „padaryti baltymus“, nes jos yra bet kurio DNR kodo šerdis. Tačiau nuo tada, kai buvo atskleista, kad žmogaus ir daugelyje kitų genomų yra daug kitų

Jei yra įdomios DNR, virusas negali paprasčiausiai rasti bendros, „padaryti daugiau tokių“ instrukcijų sekos. Virusas turi surasti vieną ar keletą labai specifinių transkripcijos veiksnių, kuriuos jis gali panaudoti, kad pakeistų pirminę ląstelės šeimininkės genetinę programą savo tikslui, ty savireplikacijai. Jei jis gali rasti tinkamą vietą, jis laimi. Nes, kaip sako Berkas, „ląstelė negali atskirti viruso DNR nuo savo DNR ir nuskaito šią viruso DNR, kuri tada nurodo ląstelei iš esmės sustabdyti tai, ką ji daro, ir panaudoti visą savo energiją tūkstančiams kopijų kūrimo. šio viriono“.

Berko eksperimentas visiškai išnaudoja santykinį viruso genomo paprastumą. Eksperimento tikslas yra išsiaiškinti DNR sekoje vadinamąją promotoriaus sritį ir "skyrybos ženklą", paaiškino jis, "kuris nurodo transkripcijos faktoriams ir RNR polimerazei, kur pradėti transkribuoti DNR". Kadangi „kai kurie iš šių kontrolinių regionų, nurodančių polimerazei, kur pradėti, yra labai supaprastinti, palyginti su kontroliniais regionais, kuriuos randate ląstelių genams“, Berkas sugebėjo įsitraukti į E1B transkripcijos vieneto promotoriaus sritį. Šis procesas iliustruoja vieną iš pagrindinių genų inžinerijos protokolų.

Dėl viruso genomo paprastumo jis ir jo komanda pradėjo susiaurindami tikslinę sritį iki taško, kuris yra tik 68 bazių poros už anksčiau susieto geno regiono. Norėdami nukreipti dar arčiau, jie vėliau sukonstravo mutantus, pašalindami arba pakeisdami mažus bazinius regionus nuosekliais eksperimentiniais paleidimais. Bandymų ir klaidų procesas galiausiai nustato tikslią bazių seką, kuri veikia, tai yra, pradeda transkripciją šeimininko ląstelėje. Rezultatas yra tam tikro viruso genomo promotoriaus srities išaiškinimas, daugiau žinių apie transkripcijos veiksnius, sąveikaujančius su šiuo promotoriaus regionu, ir, tikisi Berkas, kai kurios perkeliamos išvados apie sudėtingesnių promotorių regionų struktūrą ir funkciją gyvūnų ląstelėse.

Išsami informacija apie baltymų surišimą prie DNR

Viena iš pirmųjų kliūčių atliekant laboratorinius eksperimentus, tokius kaip Berkas ir Tjianas, iš tikrųjų yra gauti pakankamą kiekį transkripcijos faktoriaus baltymų, su kuriais galima dirbti. „Jų yra labai sunku, nes ląstelėje jie gaminami nedideliais kiekiais kartu su šimtais tūkstančių skirtingų kitų baltymų, todėl jūs turite sugebėti išgauti šiuos konkrečius baltymus ir ištirti jų savybes“, - aiškino Tjianas. Tačiau kadangi jų struktūra apima paviršių, atpažįstantį cheminį DNR sekos vaizdą, eksperimentuotojai gali gaminti sintetines DNR sekas,

bandymų ir klaidų būdu, kurie galiausiai atitinka baltymų, kuriuos jie bando išskirti ir išvalyti, profilį. Tada šios DNR afiniteto kolonėlės pritvirtinamos prie kieto substrato ir sudedamos į cheminį tirpalą. Kai tirpalas su tūkstančiais kandidatų baltymų nuplaunamas pro šias pririštas DNR stygas, kurias genetikai vadina surišimo vietomis, tikslinis transkripcijos faktorius atpažįsta jam būdingą jungimosi seką ir chemiškai prisikabina prie zondo. Kai transkripcijos faktorius yra rankoje, jį galima išanalizuoti ir dubliuoti, dažnai net 10 5 per gana pagrįstą laboratorijos laiką.

Tjianas iliustravo kitą surišimo tyrimų metodą, ty atskirti nedidelę DNR sekos sritį, kuri iš tikrųjų susisiekia su transkripcijos faktoriumi ir jungiasi su juo. Pirmas žingsnis yra pažymėti DNR geno sritį radioaktyviuoju žymėjimu, o tada siųsti transkripcijos faktorių, kad jis surištų. Toliau bandoma ištirti ryšį su „puolančiais agentais, mažomis cheminėmis medžiagomis ar fermentu, kuris pjauna DNR“. Surištas baltymas tiesiogine prasme apsaugo konkrečią DNR sritį nuo šių agentų cheminės atakos ir taip leidžia detaliai nustatyti atpažinimo vietą. „Gelio elektroforezės modeliai iš tikrųjų gali pasakyti nukleotidui, kur baltymas sąveikauja“ (5.5 pav.).

Po kelerių metų surišimo tyrimų patirties Tjian ir kiti molekuliniai biologai pradėjo atpažinti tam tikrus parašų , struktūros, kurios, atrodo, rodo transkripcijos faktoriaus surišimo domenus. Vieni ryškiausių yra vadinamieji cinko pirštai, iš tikrųjų specifinė aminorūgščių grupė, kurioje yra cinko molekulė, esanti tarp cisteino ir histidino liekanų. Atliekant surišimo tyrimus, sudėtingų baltymų analizė parodė Tjianui šį „atpažįstamą kelrodį... cinko pirštą“, kuris, jo ir jo kolegų manymu, „labai tikėtina, kad suriša DNR“. Vėlesnė analizė parodė, kad iš tikrųjų jis paprastai buvo įterptas į veiksmingą surišimo sritį. Šioje labai specializuotoje tyrimų srityje Tjian pavadino šį atradimą „labai galinga informacija“, dėl kurios buvo suskirstyta į katalogą didelė vadinamųjų cinko pirštų jungiamųjų baltymų šeima. Kitas panašus įrišimo parašas, kurį jie vadina spiralės posūkio spirale arba „homeodomen“.

Genetikos galios naudojimas tiriant transkripciją

Biochemikas Kevinas Struhlas simpoziumo dalyviams aprašė kai kuriuos įvairius metodus, naudojamus jo laboratorijoje dirbant su mielėmis – organizmu, kurio santykinis paprastumas ir greitas atkuriamumas daro jį tinkamu kandidatu transkripcijos proceso tyrimams. "Kaip tai

5.5 pav Pėdų atspaudų technika. Vienas DNR grandinės galas yra pažymėtas 32 p. Tada ši pažymėta DNR yra perpjaunama riboto skaičiaus vietų DNaze I. Tas pats eksperimentas atliekamas dalyvaujant baltymui, kuris jungiasi prie specifinių DNR vietų. Surištas baltymas apsaugo DNR segmentą nuo DNazės I veikimo. Vadinasi, tam tikrų fragmentų nebus. Trūkstančios juostos gelio rašte identifikuoja surišimo vietą DNR. (Iš 705 psl. BIOCHEMISTRY 3. leidime, Lubert Stryer. Autorių teisės ir kopija 1975, 1981, 1988 Lubert Stryer. Perspausdinta gavus W.H. Freeman and Company leidimą.)

Pasirodo, - pabrėžė Struhlas, - pagrindinės transkripcijos veikimo taisyklės iš esmės yra vienodos mielėse, žmonėms ir visoms eukariotų rūšims.

Vienas genetinis metodas, kurį tyrėjai naudojo mielėse, bandydami nustatyti kai kuriuos pagrindinius transkripcijoje dalyvaujančius baltymus, apima mutantų, kurių savybės tam tikra prasme skiriasi nuo įprasto organizmo, išskyrimą. "Mielių ląstelėse, - paaiškino jis, - galima lengvai išskirti mutantus, kurie tam tikromis aplinkybėmis auga arba neauga... Tikslas yra pabandyti suprasti tam tikro proceso biologiją, pavyzdžiui, ląstelės reakciją į badą. sąlygomis“, nustatydami mutantus, kurie nerodo konkretaus rekvizito

erty ir tada eksperimentiškai patikrinkite, ar „normalaus“ arba nemutuoto geno nebuvimas lemia šios savybės nebuvimą ląstelėje. „Pagrindinė idėja, - tęsė jis, - pirmiausia pažvelgti į organizmo funkciją ir nustatyti variantą, kuris negali jos atlikti. Funkcijos ir mutanto gavimas yra pirmas žingsnis siekiant išsiaiškinti, kuris genas iš tikrųjų dalyvauja reguliuojant tiriamą savybę, o tada sužinoti apie transkripcijos veiksnius, reguliuojančius geno ekspresiją.

Kitą metodą, genų pakeitimą, Struhl apibūdino kaip „labai galingą metodą, leidžiantį nustatyti visas skirtingas geno dalis ir tai, ką jis daro“. Jis paaiškino: „Paprasčiau tariant, procesas yra analogiškas žirklėmis įžengiant į chromosomą, išpjaustant geną ir pakeičiant jį tokiu, kurį tyrėjas sukūrė mėgintuvėlyje“. Rezultatas yra „tikra, nepažeista ląstelė... kurią galima analizuoti ir sužinoti, koks yra to geno rezultatas“.

Trečiasis metodas, sukurtas Struhlio laboratorijoje ir dabar plačiai naudojamas tiriant transkripciją, yra tas, kurį jis pavadino atvirkštine biochemija. Tyrėjas iš esmės mėgintuvėlyje atlieka tai, kas paprastai vyksta ląstelėje.Struhlas atkreipė dėmesį į tai, kad „iš tikrųjų galima paimti geno DNR, panaudoti atitinkamus fermentus RNR ir baltymui [jis koduoja] sintetinti mėgintuvėlyje... ir tada išbandyti, kad tiksliai pamatytų, ką baltymas veikia“. Privalumas yra tai, kad galima apeiti valymo procedūras, reikalingas darbui su nesintetintais baltymais. Be to, mėgintuvėlyje sintetinamas baltymas taip pat gali būti apdorotas radioaktyvia etikete, o tai savo ruožtu leidžia atlikti daug įdomių susijusių eksperimentų.

Paskutinis metodas, kurį paminėjo Struhlas, naudojamas išsiaiškinti, kiek informacijos yra tam tikroje genetinėje funkcijoje arba, tiksliau, kiek DNR iš tikrųjų atpažįsta specifinis DNR surišantis baltymas "ir kas iš tikrųjų yra atpažįstama. yra sintezuojamas taip, kad 23 bazinės poros būtų visiškai atsitiktinės sekos. Kadangi DNR galima išskirti tik nedideliais kiekiais, „kiekviena [taip sintezuojama] molekulė savo sekos prasme yra skirtinga molekulė“,- paaiškino Struhlis. rišantis baltymas GCN4 dedamas į kolonėlę, o visiškai atsitiktinis sekų mišinys praleidžiamas per kolonėlę. Atskyrus tai, kas yra surišta GCN4, nuo to, kas nesurišta, ir sekvenuojant rezultatą, pateikiamas statistiškai pagrįstas aprašymas, kas yra baltymas. iš tikrųjų atpažįsta", - sakė Struhlas. GCN4 atveju tai, ką baltymas atpažįsta, yra statistinis 8 1/2 bazinių porų vertės informacijos ekvivalentas. "Svarbus dalykas, - apibendrino Struhlas, - yra tai, kad tai atsitiktinis dalykas. atrankos metodas gali būti naudojamas daugeliui kitų dalykų, išskyrus tiesiog DNR surišimą. . . . Jei [pavyzdžiui] įdėsite šį atsitiktinį segmentą

DNR į mėgstamo geno vidurį. . . galite užduoti įvairius klausimus apie tai, kiek specifiškumo nukleino rūgščių atžvilgiu reikia norint atlikti tam tikrą dominančią funkciją.

Aktyvinimas&mdashKitas transkripcijos faktorių vaidmuo

Tjianas simpoziumo auditorijai priminė, kad "transkripcijos faktoriai turi daugiau nei tik surišti DNR. Prisijungę prie dešinės genomo dalies, jie turi užprogramuoti RNR polimerazę ir transkripcijos papildomus baltymus, kad pradėtų RNR sintezė" ir tai padaryti. , be to, su išskirtiniu laikinumu. Eksperimentai rodo, kad visiškai skirtinga dalis, kaip sako Tjian, transkripcijos faktoriaus baltymo „kita pusė“, tai daro tikriausiai tiesiogine baltymų ir baltymų sąveika, suaktyvindama reguliavimą įjungdama arba išjungdama, aukštyn arba žemyn. Galinga šių tyrimų įžvalga yra ta, kad transkripcijos faktoriaus baltymai, atrodo, susideda iš mažiausiai dviejų modulių: vienas surišimui ir kitas aktyvacijai. Modulinė koncepcija buvo eksperimentiškai patvirtinta tiek struktūra, tiek funkcija. Molekuliniai biologai sugebėjo sukurti hibridinius baltymus, sumaišydami vieno geno surišimo domeną su kito geno aktyvavimo domenu. Laimei, taip pat buvo aptikti parašai, kurie dažnai rodo šių aktyvinimo domenų buvimą ir vietą. Vienas iš tokių požymių yra ypač didelė aminorūgšties glutamino koncentracija tam tikrame baltyme, o kita – panaši prolino molekulių grupė. Nors jie nežino, kaip ši koncentracija iš tikrųjų gali sukelti transkripcijos procesą, genetikai turi tam tikrą pasitikėjimą, kad parašas tikrai koduoja transkripcijos baltymo aktyvavimo domeną.

Šių atradimų sukaupta vertė ima spėti figūrą iš žemės. Ir nors biologija dar neturi gero modelio, kaip transkripcijos faktoriai atlieka visą savo darbą, parašų katalogas yra gyvybiškai svarbus tokio modelio pagrindas. Toks katalogas „pasako jums du dalykus“, – sakė Tjianas, – pirma, kad ne visi privalomieji [ir (arba) aktyvinimo] domenai naudoja tą pačią architektūrą, ir, antra, kad šių parašų identifikavimas turi didžiulę nuspėjamąją vertę, nes galite tada drąsiai pasakykite, ar naujas genas, kurį galbūt ką tik atradote, daro vieną iš šių dalykų ir kokiu motyvu."

Šie surišimo ir aktyvavimo srities tyrimai taip pat rodo kitą transkripcijos faktorių ypatybę, kurią Tjianas pavadino topologija. Nors šios polipeptidinės grandinės gali būti šimtų molekulių ilgio ir yra sukurtos linijine eiga, pati grandinė nelieka ištempta. Greičiau jis linkęs susisukti į sudėtingą, bet

būdingais būdais, kai tam tikri silpni cheminiai ryšiai suformuoja visą kompleksinį baltymą į tam tikrą formą. Kai DNR šablonui priskiriama tokia sudėtinga forma, eksperimentas rodo, kad tam tikras baltymas, turintis tariamai specifinę reguliavimo funkciją, gali susisiekti su kitais baltymais, esančiais keliose skirtingose ​​vietose, nutolusiose šimtus ar tūkstančius bazių. Kaip sakė Tjianas: „Konkretūs transkripcijos faktoriai ne tik išsirikiuoja į klasterį netoli iniciacijos vietos, bet gali būti išsibarstę po visą“. Šiek tiek stulbinantys tokių topografinių tyrimų rezultatai rodo, kad molekulės kažkaip bendrauja ir daro „veiksmą per atstumą“, sakė jis ir pridūrė, kad jų poveikis yra sinergetinis. Tai reiškia, kad proksimalinėje vietoje esančios molekulės sukelia tam tikrą poveikį, tačiau kai susiliečia kitos tolimos molekulės, kurios vis dėlto yra to paties arba susijusio transkripcijos faktoriaus komplekso dalis, aktyvumas proksimalinėje vietoje sustiprėja. Elektronų ir skenavimo mikroskopija patvirtina šias erdviškai sudėtingas sąveikas, kurių pasekmės, atrodo, rodo derlingą viso transkripcijos proceso tyrimo sritį. Kaip pažymėjo Tjianas: „Tai suteikia jums didžiulį lankstumą kuriant daug didesnį kombinatorinį reguliavimo elementų rinkinį, kuris gali būti įtrauktas į vieną transkripcijos vienetą. Galite pradėti vertinti šio transkripcijos faktoriaus sudėtingumą ir grožį reguliavimo sistema“.

Nepaisant sudėtingumo ir nuolatinių priminimų apie tai, ko jie nežino, genetikai nustatė keletą pagrindinių taisyklių, kurios, regis, reguliuoja transkripcijos aktyvavimą. Išskirtinai aktyvių ir atsparių žmogaus ląstelių linija, vadinama He-La ląstelėmis, buvo labai manipuliuojama in vitro ir rodo, kad visuose transkripcijos įvykiuose pirmiausia reikia sukurti „bazinį kompleksą“. Atrodo, kad daugelis genų turi vadinamąjį TATA (nurodantį tas konkrečias bazes) langelį, kad pradėtų surišimo procesą. TATA dėžutę surišantis baltymas pirmiausia užsidega ant geno, o tada atsiranda kita specifinė molekulė, o tada kita būdinga seka, kol bus surinkta tai, ką Tjian pavadino „pagrindine mašina“ arba baziniu kompleksu. Nuo šio momento transkripcijos procese kiekvienas genas greičiausiai turi specifinį ir unikalų scenarijų, kaip pritraukti specifinius baltymus ir transkripcijos faktorius, tačiau jau bus sukūręs bendrąjį bazinį kompleksą, kad su jais sąveikautų chemiškai (5.6 pav.).

Plėtros transkripcijos faktorius

Iki šiol dauguma aprašytų eksperimentų remiasi pagrindine transkripcijos chemija, kad parodytų, kaip ji gali veikti. Tačiau Arnoldo Berko mutantų strategija rodo, kad dar vienas poveikio ženklas

5.6 pav Koaktyvatoriaus ir pririšimo modeliai transkripcijai aktyvuoti naudojant Sp1. (A) Modelis vert-aktyvinimas per koaktyvatorius. Šiame modelyje siūloma, kad tam tikri koaktyvatoriai (suspausti) veiktų kaip adapteriai, kiekvienas skirtas skirtingiems prijungti vert-aktyvuoti domenus į bendrą iniciacijos kompleksą, galbūt prie TATA surišančio baltymo TFIID. Šie koaktyvatoriai nėra jokie baziniai iniciacijos faktoriai (THIIA-THIIF), kurie šioje diagramoje yra sugrupuoti. Koaktyvatorius gali būti didesnio komplekso, apimančio TATA surišantį baltymą, subvienetai. Nors šis modelis nepavaizduotas, numanomas TFIID taikinys gali turėti kelis paviršius, kad tilptų koaktyvatorius iš daugelio vert- aktyvatoriai. (B) TATA neturinčių šablonų pririšimo modelis Sp1 aktyvavimui. Promotoriuose, kuriuose nėra TATA, Sp1 reikalingas naujas pririšimo aktyvumas (parodytas juodai), kuris skiriasi nuo koaktyvatorių (su brūkšniu), kad būtų įdarbinti baziniai iniciacijos veiksniai. Šis modelis rodo pririšimo faktorių, sąveikaujantį su TATA surišimo faktoriumi TFIID, nes jo funkcija pakeičia TATA dėžutę ir kartu su TFIID. Tačiau pririšimo veikla gali sąveikauti su kitais bazinio transkripcijos komplekso komponentais ir apeiti TFIID baltymo poreikį. (Perspausdinta su Pugh ir Tjian leidimu, 1990, p. 1194. Autorių teisės ir kopija 1990, Cell Press.)

transkripcijos faktoriai yra jų sėkmė arba nesėkmė, kaip rodo genai, kuriuos jie paprastai veikia. Šie genai dažnai koduoja savybes, kurios aiškiai pasireiškia tiriamoje rūšyje, ir jei galima sukurti mutantą, kuris bent jau išgyventų pakankamai ilgai, kad būtų galima jį analizuoti, galima padaryti svarbių išvadų apie transkripciją. Keletas sesijos mokslininkų aprašė, kaip genetika kūrybiškai naudoja rekombinantinės DNR technologiją, kad pakeistų ir ištirtų genų ekspresiją embrione ir besivystančiame organizme.

Transkripcijos faktoriai yra baltymai, linkę įtakoti genų ekspresiją mRNR stadijoje. Tačiau kadangi buvo nustatyta, kad organizmai ir ląstelių lygiu auga bei dinamiškai vystosi procese, kuriame dalyvauja jų aplinka, genetikai taip pat žvelgia pro vystymosi embriologijos objektyvą, kad sužinotų, ar transkripcijos faktoriai gali būti susiję su kitokiomis sąveikomis nei tiesiog ląstelės viduje. branduolys.

Ruth Lehmann nagrinėjo klausimą „kaip iš vienos ląstelės patenkame į organizmą“ ir simpoziumui atskleidė kai kuriuos bendrus planus, kaip genai gali būti įjungti ir išjungti organizmui vystantis embrione ir po gimimo. Ji ir jos kolegos tiria vaisinę musę Drosophila, dar viena mėgstama genetinių eksperimentų rūšis. Ši rūšis gali būti lengvai eksperimentuojama, nes ji turi daug skirtingų bruožų ir yra labai ištverminga išgyventi ir pasireikšti gana ekstremalioms mutacijoms. „Lervos morfologijos sudėtingumas stulbinamai prieštarauja beveik vienalyčiai kiaušialąstės išvaizdai“, – pažymėjo Lehmannas. Po gimimo skiriasi segmentai nuo priekinės iki užpakalinės dalies, krūtinės ląstos ir pilvo.

Lehmann ir jos kolegos paklausė, kaip nediferencijuota apvaisinta kiaušialąstė naudoja savo genetinę informaciją, kad sukurtų segmentuotą gyvūną. Ar atskiri kiekvieno kūno segmento vystymosi veiksniai ovogenezės metu yra iš anksto lokalizuoti tam tikrose kiaušinių srityse, ar už kūno modelio nustatymą yra atsakingas vienas veiksnys, kuris yra skirtingomis koncentracijomis visame kiaušinyje?

Dūrdamas kiaušinį ir pašalindamas citoplazmą iš įvairių kiaušinių regionų, Lehmannas parodė, kad du veiksniai, vienas lokalizuotas priekiniame, kitas-užpakaliniame kiaušinių ląstelės poliuje, nustato kūno modelį atitinkamai galvos-krūtinės ląstos ir pilvo srityse. Šiuos veiksnius į kiaušinėlio ląstelę nusėda motina oogenezės metu. Genai, koduojantys šiuos lokalizuotus signalus, buvo nustatyti pagal jų mutantinius fenotipus. Pavyzdžiui, patelės, kurios nesugeba nusodinti priekinio faktoriaus į kiaušialąstę, gamina embrionus, kurie negali išsivystyti galvos ir krūtinės ląstos. Taigi kūno modelį nustato skirtingi veiksniai, kurie tampa paskirstymo

koncentracijos gradiente nuo pradinės lokalizacijos vietos, ir šie veiksniai veikia per atstumą.

Vienas iš šių veiksnių, „bicoid“, reikalingas galvos ir krūtinės ląstos vystymuisi, buvo išsamiai ištirtas Christiane Nusslein-Volhard laboratorijoje Max-Planck-Institut Tübingen mieste, Vokietijoje. Oogenezės metu bikoidinę RNR sintetina motina ir ji tampa glaudžiai lokalizuota priekiniame kiaušinio ląstelės poliuje. Tačiau bikoidinės RNR baltymų produktas randamas koncentracijos gradiente, kuris sklinda iš priekinio poliaus ir apima du trečdalius embriono. Bikoidinis baltymas koduoja transkripcijos faktorių, kuris, priklausomai nuo koncentracijos, aktyvuoja kelis embriono tikslinius genus, ląsteles, esančias embriono priekinėje dalyje, kurios gauna daug bikoido, išreiškia kitokį genų rinkinį nei ląstelės, esančios toliau užpakalinėje dalyje, kurios gauna mažesnis bikoido kiekis.

Įvairūs motinos genų tyrimai Drosophila parodo, kad modeliui išilginėje ašyje nurodyti reikia ne daugiau kaip trijų motinos signalų ir kad vienas veiksnys yra būtinas norint nustatyti dorsoventralinį modelį. Taigi modelio formavimui reikalingas nedidelis signalų skaičius. Vėliau sistemos sudėtingumas didėja, nes kiekvienas signalas aktyvuoja atskirą kelią, apimantį daug komponentų. Nors žinoma, kad daugelis šių komponentų yra transkripcijos faktoriai, neaišku, kaip šie skirtingi veiksniai veikia kartu, kad sureguliuotų galutinį modelį.

AR VĖŽIO GENU KODUOTAS AUGIMAS NUSĖJO?

Hanahanas simpoziumo mokslininkams priminė, kad „žinduolių organizmus sudaro įvairūs sąveikaujantys ląstelės ir organai“. Kaip ir Lehmannas, jam rūpi susieti genų raišką su tuo, kaip organizmas vystosi ir funkcionuoja. "Dažnai, - sakė jis, - atskirų ląstelių sistemų savybės pastebimos tik tiriant jų funkcijų sutrikimus, nesvarbu, ar jie yra natūralūs, ar sukeliami." Jis tiria nenormalų vystymąsi ir ligas, pirmiausia vėžį, naudodamas transgenines peles, kurios naujagimiams palikuonims perduoda pakeistą DNR dalį, specialiai sukurtą genetikos mokslininko in vitro. Tada galima tirti kitos kartos gyvūnus, nes pakitusios DNR genetinė ekspresija laikui bėgant pasireiškia vystymosi metu ir embriogenezės metu, ir gyvūnui bręstant. „Transgeninės pelės yra nauja perturbacijos analizės forma“, – sakė Hanahanas, – taigi selektyvi naujų arba pakeistų genų raiška gali būti naudojama sudėtingoms sistemoms trikdyti tokiais būdais, kurie turi informacijos apie jų vystymąsi, funkcijas ir sutrikimus. '

Procesas dar kartą panaudoja jau aptartų genų dvišalį pobūdį, būtent, kad „genai susideda iš dviejų sričių: viena skirta genų reguliavimo informacijai, o kita – baltymų kodavimo informacijai“. Hanahanas pirmiausia paruošia savo pagamintą geną, žinomą kaip hibridas. Genų reguliavimo domeną jis suprojektuoja taip, kaip būtų įprastoje pelėje, tačiau baltymus koduojantį domeną jis paima iš onkogeno, taip vadinamas, nes žinoma, kad jis sukelia vėžį. Tada jis pašalina apvaisintus įprastos pelės kiaušinėlius, labai smulkia kapiliarine pipete įveda savo hibridinį geną ir vėl implantuoja šį suleistą embrioną globėjai, kuri pagimdo tai, kas apibrėžiama kaip transgeninė pelė, t. , kuris turi dirbtinai sukurtą geną. Kai transgeninė pelė poruojasi su normalia pele, maždaug pusė antrosios kartos pelių paveldi DNR rinkinį, kuriame dabar yra šis naujas genas, kuris pagal savo reguliavimo informaciją vis dar pripažįstamas kaip normalus genas, tačiau kurio baltymų instrukcijos koduoja vėžio augimą. Kaip sakė Hanahan: "Pusė šio poravimosi palikuonių turi hibridinį onkogeną. Kiekvienas iš jų miršta nuo navikų. Jų įprasti broliai ir seserys gyvena įprastą gyvenimą."

Hanahanas ne tik įrodė, kad onkogenai yra paveldimi ir kad vėžiui sukelti palikuonims būtina tik baltymą koduojanti dalis, Hanahan rado ir kitų įtaigių modelių. Pirma, nors paveiktos pelės DNR yra šio mirtino onkogeno, taigi ir kiekvienoje kūno ląstelėje, augliai išsivysto tik kai kuriose ląstelėse. Antra, augliai, kurie išsivysto, atsiranda nenuspėjamu metu pelės gyvenimo metu. „Iš to darome išvadą, kad navikuose yra ir kitų, greitį ribojančių įvykių“, o tiesiog geno turėjimas nenumato, ar ląstelė išsivystys į naviką ir ypač kada, pabrėžė Hanahanas. Visos ląstelės turi būti klasifikuojamos kaip nenormalios, tačiau atrodo, kad organizmui senstant jose vyksta tam tikra dinamiška evoliucija. Jis matė šį reiškinį keliose skirtingose ​​aplinkose. Pavyzdžiui, net jei visos 10 transgeninės pelės pieno liaukų ekspresuoja onkogeną, pelių palikuonys neišvengiamai ir atkuriamai sukuria vidutiniškai tik vieną naviką.

Su insulino geno promotoriumi jis pastebėjo "vėžio geną", išreikštą visose insuliną gaminančiose kasos salelių ląstelėse po 3 savaičių, tačiau tik pusė šių salelių pradeda nenormalų proliferaciją po 4 savaičių. Po 9 savaičių pastebimas kitas reiškinys, kuris, Hanahano nuomone, gali būti daugiau nei atsitiktinis, tai yra, padidėjęs gebėjimas paskatinti naujų kraujagyslių augimą, vadinamas angiogeneze. Iš 400 ląstelių salelių, ekspresuojančių onkogeną, pusė rodo nenormalų ląstelių proliferaciją, tačiau visiškai išsiplėtusių navikų procentas yra tik apie 2 procentus. Iki solidaus naviko formos

Keli procentai nenormalių salelių įrodo gebėjimą paskatinti naujų kraujagyslių dauginimąsi. Taigi genai, kontroliuojantys angiogenezę, tampa stipriu įtariamu vienu iš kitų greitį ribojančių veiksnių, kontroliuojančių vėžio augimą. H. Naujų kraujagyslių augimas galbūt yra šio pastarojo proceso, sukeliančio piktybinį naviką, komponentas. Tačiau angiogenezė greičiausiai yra tik vienas iš mažiausiai kelių greitį ribojančių antrinių įvykių.

Taigi dinaminės evoliucijos teorija reiškia prielaidą, kad ląstelės įgyja skirtingus nenormalius gebėjimus bręsdamos. Šie skirtumai gali atsirasti dėl kitos DNR užkoduotos informacijos skirtinguose genuose, tačiau tol, kol hibridinis onkogenas neįvedamas procesui inicijuoti, sistema išsivysto vėžiškai. Kiti įtariami bruožai, tokie kaip gebėjimas sukelti kraujagyslių augimą, tikriausiai yra susiję su dinamiškais normaliai besivystančiais ląstelių reiškiniais arba jų veiksmais. Atrodo, kad kai kurios vėžio ląstelės gali nekreipti dėmesio į savo kaimynus ir sutrypti jas, o kitos, atrodo, gali aktyviai paversti savo gretimas ir šalia esančias ląsteles netinkamu elgesiu. Kai kurios vėžio ląstelės yra linkusios lengviau migruoti. Hanahanas ir jo kolegos žiūri į šiuos reiškinius ir kaip jie gali būti išreikšti. "Ar galime tai įrodyti genetiškai?" - paklausė jis ir toliau teigė, kad iš tokių tyrimų mokslininkai tikisi gauti vėžio gydymo pritaikymų žmonėms. Nors ir labai įtaigūs, pasekmės dar nėra aiškios. Vėžys yra nekontroliuojamo ląstelių augimo liga. Daugelis transkripcijos faktorių turi įtakos reguliuojant baltymų gamybą. Daugelis tų pačių transkripcijos faktorių gali veikti kaip onkogenai. Taigi raktas į vėžio paslapčių atskleidimą galėtų būti išsamesnis supratimas, kaip transkripcijos veiksniai iš tikrųjų veikia baltymų gamybos greitį.

Onkogeno tyrimai pateikia dar vieną įdomų ir įtaigų atradimą. Tjianas primena, kad viena iš svarbių genų funkcijų yra teikti informaciją, kad būtų galima reaguoti į ląstelei kylančias ekologines krizes.Daugumos ląstelių membranoje yra vienokių ar kitokių receptorių. Kai koks nors cheminis ar kitoks fizinis dirgiklis patenka į pasirinktą receptorių, ląstelės citoplazmoje prasideda grandininė reakcija, kad pranešimas patektų į branduolį, tariamai, kad būtų galima susipažinti su pagrindiniu DNR planu (procesu, kuris yra toks paslaptingas, kaip ir spekuliatyvus). ) dėl reakcijos. Maršrutai per citoplazmą vadinami transdukcijos keliais, ir paaiškėja, kad daugelis transkripcijos faktorių Tjian ir kiti buvo

studijos padeda pažymėti šiuos kelius. Vienas baltymas vadinamas AP1, kuris kituose tyrimuose buvo atskleistas kaip onkogenas. Sakė Tjianas: "Branduolinės transkripcijos faktoriai taip pat yra branduoliniai onkogenai. Jie gali, kai jų veikla arba funkcijos yra iškreiptos, sukelti nekontroliuojamą augimą ir neoplaziją. Atradimą, kad ši reguliuojančių baltymų šeima iš tikrųjų yra onkogenas, labai padėjo analizė mielių baltymas GCN4, kuris daugiausia buvo Kevin Struhl ir Jerry Fink darbas.

PATS GYVENIMAS

Per mažiau nei keturis dešimtmečius, stovėdami ant platformos, kurią pastatė Crickas ir Watsonas bei daugybė kitų, genetiniai molekulinės biologijos ir biochemijos mokslai sukūrė svarbiausią idėjų rinkinį nuo tada, kai Darvinas ir Wallace'as paskelbė evoliucijos teoriją. Sakyti, kad šios idėjos yra revoliucinės, akivaizdu: mokslas šiuo metu visuomenei pristato veidrodį, kuris gali paprasčiausiai pasakyti, kaip sukurti ir pataisyti pačią gyvybę, kaip apibrėžti ir pakeisti bet kokią gyvybės formą pagrindinėje biologinėje aplinkoje. suvaržymus. Rekombinantinės DNR technologija žada programas, kurios kelia esminių bioetinių klausimų. Kartu su smegenų modeliavimo pažanga šios programos rodo ateitį, kurioje natūrali organinė gyvybė vieną dieną gali chemiškai neatskirti nuo naujausio technologijos modelio.

Tačiau ši ateitis yra tik žvilganti, prieštaringa galimybė. Simpoziumo „Frontiers“ genetikai buvo vieningi savo nuolankumu prieš jiems iškilusias kliūtis. Atradimų vis daugėja. Genetikos salės, apie kurias pranešė Ericas Landeris, yra įdomiausia vieta dirbti, ir šis jaudulys paskatino biologinių disciplinų vienybę, kuri nebuvo akivaizdi prieš dešimtmetį. Tačiau, kaip perspėjo Ruth Lehmann, geno klonavimas yra toli nuo to, kaip išsiaiškinti, kaip jis veikia. Ji ir jos kolegos dirba būtent prie to galvosūkio, ypač per mRNR transkripcijos objektyvą. Istorija gali pasakyti, ar tai liks labirintu su vis tobulesniu žemėlapiu, bet be galutinio sprendimo, tačiau paieška yra viena įdomiausių šiuolaikiniame moksle.

BIBLIOGRAFIJA

Mitchell, Pamela J. ir Robert Tjian. 1989. Transkripcijos reguliavimas žinduolių ląstelėse pagal seką specifinius DNR surišančius baltymus. Mokslas 245:371&ndash378.

Pughas, Franklinas B. ir Robertas Tjianas. 1990. Spl transkripcijos aktyvavimo mechanizmas: koaktyvatorių įrodymai. 61 langelis: 1187 ir ndash1197.


Pradinių ir pabaigos kodonų paieška kontigų baltymų sekai nustatyti

Turiu paversti kontigus į atitinkamas baltymų sekas, turinčias etaloninį genomą (t. y. turiu paimti eilutę, kurios padėtis eilutėje jau žinoma, ir man reikia rasti artimiausius pradžios ir pabaigos kodonus).

Tai sudėtinga, nes kartais pirmoji tripleto kodono padėtis kontige nebus trijų kartotinė ir gali būti tarpgeniniame regione (ty tarp genų). Tikslas yra atskirti koduojančią ir nekoduojančią DNR.

Turėčiau gauti Extended_contigs = ['ATGAAC', 'ATGAACGAA'] ir Extended_positions_contigs = [12, 17]. Tai yra kontigtai, esantys genuose. Kad galėčiau juos koduoti į peptidus, turiu grįžti atgal į eilutę, kol rasiu pradžios kodoną ir pratęsti pradinį kontigą (pvz., TGAAC -> ATGAAC ir GAA -> ATGAACGAA )

Taip pat turėčiau gauti intergenic_contigs = ['CCAA', 'GGAC'] ir intergenic_positions_contigs = [5, 22] . Kai paleidžiamas trūkstamas kodas, kompiuteris ieško eilutės kairėje ir randa stop kodoną (pvz., TAG ) prieš pradžios kodoną. Taigi kontigas yra tarp dviejų genų ir nieko nereikia pridėti. Šie tarpgeniniai kontigai tiesiog saugomi naujame sąraše.

Čia nereikia pridėti naujo kodo. Paleidus aukščiau aprašytą, prot_contigs = ['MN', 'MNE'] .

Paskutinis kodo veiksmas (kuriame man reikia pagalbos) prot_contigs pavers new_prot_contigs = ['MN', 'E'] .


Kas yra Vertimas?

Vertimas reiškia kažko konvertavimą iš vienos kalbos ar formos į kitą. Biologijoje vertimas yra procesas, kurio metu ribonukleino rūgštis arba mRNR sintetina baltymus - mRNR paverčiama baltymais. Tai pasiekiama gaminant aminorūgščių grandinę (polipeptidinę grandinę), kurią lemia konkrečios mRNR grandinės saugoma cheminė informacija. Šie polipeptidai susilanksto ir sudaro baltymus. Kiekviena mRNR grandinė yra koduota skirtingu genu ir koduoja skirtingą baltymą. Tai svarbu genų ekspresijai.

5 pav. Tripleto kodas yra išverstas į aminorūgštis, kai kurios aminorūgštys koduoja vertimo pradžią ir pabaigą

Vertimas turi tris pagrindinius etapus: inicijavimą, pailgėjimą ir užbaigimą. Šie šiek tiek skiriasi prokariotiniuose ir eukariotuose: prokariotuose transliacija vyksta citoplazmoje, o eukariotuose – endoplazminiame tinkle. Transliacijos procesui labai svarbu, kad ribosomų ribosomų struktūra taip pat skiriasi prokariotuose ir eukariotuose, daugiausia dėl jų subvienetų migracijos greičio centrifuguojant ir baltymų, esančių jų subvienetuose, skaičiaus.

Iniciacija prasideda nuo mažo ribosomų subvieneto prisijungimo prie mRNR 5' galo, pasiuntinio RNR, sukurto transkripcijos metu iš DNR. Tai vyksta dviem etapais: mažas ribosominis subvienetas pirmiausia prisijungia prie kelių baltyminių pradžios veiksniai, prieš tai, kai kombinuota struktūra prisijungia prie mRNR. Ši surišimo vieta yra keli ribonukleotidai prieš mRNR pradžios kodoną. Po to įkrauta tRNR molekulė prisijungia prie mažo ribosominio subvieneto. Tada didelis ribosominis subvienetas jungiasi prie komplekso, kurį sudaro mažas ribosominis subvienetas, mRNR ir tRNR. Šis procesas hidrolizuoja GTP (guanozino-5′-trifosfatą), reikalingą jungtims palaikyti. Prie komplekso prisijungus dideliam ribosomų subvienetui, išsiskiria iniciacijos faktoriai.

Vertimo procese panaudotos tRNR molekulės įkrovimas reiškia tRNR molekulės susiejimą su aminorūgštimi. Tai atsiranda dėl aminoacil-tRNR-sintetazės, kuris reaguoja su aminorūgštimi ir ATP (adenozino trifosfatu), sudarydamas reaktyvią aminorūgšties formą, vadinamą aminoaciladenilo rūgštis. Tai jungiasi su ATP ir sudaro kompleksą, kuris gali reaguoti su tRNR molekule, sudarydamas kovalentinį ryšį tarp jų. tRNR dabar gali perkelti aminorūgštį į mRNR molekulę.

Pailgėjimas prasideda, kai tiek mažas, tiek didelis ribosomų subvienetas yra prijungtas prie mRNR. MRNR molekulėje susidaro peptidilo vieta ir aminoacilo vieta tolimesniam prisijungimui prie tRNR. tRNR pirmiausia prisijungia prie P vietos (peptidilo vietos), o pailgėjimas prasideda nuo antrosios tRNR molekulės prisijungimo prie A vietos (aminoacilo vietos). Abi šios tRNR molekulės transportuoja aminorūgštis. Išsiskiria fermentas, žinomas kaip peptidiltransferazė, ir sudaro peptidinį ryšį tarp aminorūgščių, kurias perneša dvi tRNR molekulės. Kovalentinis ryšys tarp tRNR molekulės P vietoje ir jos aminorūgšties nutrūksta, ši tRNR išleidžiama į E vietą (išėjimo vietą), kol ji visiškai atsipalaiduoja iš mRNR molekulės. Tada A vietoje esanti tRNR pereina į P vietą, naudodama iš GTP pagamintą energiją. Tai palieka A vietą laisvą tolesniam surišimui, o P vietoje yra tRNR molekulė, prijungta prie aminorūgšties, kuri yra prijungta prie kitos aminorūgšties. Tai sudaro polipeptidinės grandinės pagrindą. Tada kita tRNR molekulė prisijungia prie A vietos, o peptidiltransferazė katalizuoja peptidinio ryšio tarp šios naujos aminorūgšties ir aminorūgšties, prijungtos prie tRNR, esančios P ​​vietoje, sukūrimą. Kovalentinis ryšys tarp aminorūgšties ir tRNR P vietoje nutrūksta ir tRNR išsiskiria. Šis procesas kartojasi vėl ir vėl, pridedant aminorūgščių į polipeptidinę grandinę.

Nutraukimas įvyksta, kai ribosomų kompleksas susiduria su stop kodonas(žr. 5 pav.). Šiame etape polipeptidinė grandinė yra prijungta prie tRNR P vietoje, o A vieta yra neprisijungusi. Nuo GTP priklausomi išsiskyrimo faktoriai nutraukia ryšį tarp galutinės tRNR ir galinės aminorūgšties. tRNR išsiskiria iš ribosomų komplekso, kuris vėliau vėl suskaidomas į mažus ir didelius ribosomų subvienetus, kurie išsiskiria iš mRNR grandinės. Tada ši polipeptidinė grandinė susilanksto ir sudaro baltymą. Šis procesas pavaizduotas 6 paveiksle ir 7 paveiksle.

6 pav. Vertimo proceso apžvalga

7 pav. Pagrindiniai įvykiai kiekviename vertimo etape.


Joseph Goldstein apdovanojimo įteikimas

Groucho Marx gali būti juokingiausias komikas kas kada nors gyveno, tačiau Sidnėjus Brenneris, šiemet ir#8217 apdovanotas „Lasker Special Achievement Award“ apdovanojimu, turi aukštesnį titulą - juokingiausias kada nors gyvenęs mokslininkas. Kaip ir Groucho, Sidnėjus garsėja savo žaisminga energija, kūrybingais vienareikšmiais piešiniais ir įžvalgiais monologais visomis įsivaizduojamomis temomis, jau nekalbant apie jo tankius antakius. Prieš penkiasdešimt metų Groucho Marx išmokė amerikiečius jidiš žodžio reikšmės chutzpah kai jis atsisakė narystės Beverli Hilso užmiesčio klube, nes jam nerūpėjo stoti į jokį klubą, kuris jį rinktų nariu. Kaip ir Groucho Marxas, Sidnėjus Brenneris yra personifikacija chutzpah.

Koks kitas mokslininkas turėtų chutzpah pristatyti paskaitą Harvarde dėvint purslus havajietiškus marškinius?

Koks mokslininkas turėtų chutzpah pateikti Karališkajai draugijai rankraštį su netikra nuoroda, paslėpta teksto viduryje, “Leonardo da Vinci (asmeninis bendravimas)”? Ir kai redaktorius pakvietė ant kilimo, jis atsakė, kad laboratorijoje dirba naujas italų doktorantas.

Koks mokslininkas turėtų chutzpah atsisakyti Anglijos karalienės riterio titulo? Abejoju, kad net Groucho Marx turėtų chutzpah atsisakyti klubo Bekingemo rūmuose.

Daugiau informacijos

Francisas Crickas Sidnėjų Brennerį apibūdina panašiai: “Sidnėjus yra unikalus tiek jam būdingu humoro jausmu, kuris nuspalvina daugybę neįprastų įžvalgų, tiek jo biologinių atradimų platumu ir svarba. Tiesiog niekas kitas nėra toks kaip jis. ” Tai yra aukščiausias biologijos vyriausiojo kunigo pagyrimas.

Taigi, kas yra Sidnėjus Brenneris ir kokie yra jo moksliniai pasiekimai, dėl kurių jis yra Pikaso, Stravinskio ir Groucho Markso draugijoje? Baugina bandymas per kelias minutes apibendrinti tokio mokslo milžino kaip Sidnėjus Brenneris 50 metų trukusią karjerą. Galbūt tai neįmanoma, bet pabandyk. Tai bus tikras veiksmas chutzpah iš mano pusės!

Kaip ir visa kita Sidnėjuje, jo ankstyvasis gyvenimas buvo neįprastas. Jis gimė 1927 m. mažame miestelyje už Johanesburgo, Pietų Afrikoje – toli nuo pasaulio akademinių centrų. Jo tėvai 1910 m. emigravo į Pietų Afriką iš Latvijos ir Lietuvos. Jo tėvas buvo batsiuvys, kuris dirbo kiekvieną dieną, kol jam sukako 80 metų. Tėvas nemokėjo nei skaityti, nei rašyti, bet mokėjo kelias kalbas. Nepaisant šios nuolankios pradžios, Sidnėjus išmoko skaityti laikraštį būdamas trejų. Būdamas ketverių metų jis tapo aistringas skaitytojas. Būdamas šešerių jis atrado viešosios bibliotekos suaugusiųjų skyrių, kur perskaitė savo pirmąsias chemijos knygas. Būdamas 10 metų jis namuose atliko chemijos eksperimentus, išgaudamas pigmentus iš lapų ir žiedlapių. Jo spindesys buvo akivaizdus visiems, ir netrukus jis laimėjo stipendiją į medicinos mokyklą Witwatersrand universitete Johanesburge, įstodamas būdamas vos 14 metų.

Histologija buvo jo mėgstamiausias kursas, jis susižavėjo ląstelėmis ir chromosomomis. Būdamas medicinos studentas, jis skaitė kiekvieną rastą knygą apie citogenetiką ir netgi susikūrė centrifugą, kad galėtų nustatyti chromosomų skaičių. Dramblys - mažytis, panašus į pelę, skruzdėlynas. Mokslininkai paprastai mokosi mokslo dirbdami mokslininkų laboratorijose. Tačiau tai nebuvo Sidnėjaus stilius: jis pats mokėsi mokslų. Kas dar galėtų mokyti Sidnėjų? Mokymasis gamtos mokslų yra pasikartojanti Sidnėjaus karjeros tema, apie kurią akimirksniu išgirsite daugiau.

Norėdami baigti medicinos mokyklą, Johanesburgo studentai turėjo išlaikyti egzaminą, kurio metu jie turėjo teisingai diagnozuoti nežinomą sergantį pacientą. Paskutiniais šešerių metų mokymo programos metais Sidnėjus buvo išsiųstas prie diabetine ketoacidoze sergančio vyro lovos ir liepė užuosti paciento kvėpavimą. Paklaustas, ką užuodė, jis atsakė “McClain’s dantų pasta!” Jis neišlaikė egzamino ir turėjo laukti dar metus, kol baigs mokslus.

Šis delsimas išnaudojo Sidnėjaus pranašumą keliais atžvilgiais: pirma, jam buvo tik 20 metų, o tai buvo jaunesnis nei nustatytas amžius, leidžiantis verstis medicinos praktika Pietų Afrikoje, ir, antra, papildomi metai suteikė jam galimybę tęsti citogenetinius eksperimentus ir laisvalaikį, kad galėtų skaityti visas biologijos knygas ir žurnalus, į kuriuos užkliuvo akis. Jį nepaprastai sujaudino JAV ir Europos dokumentai, kuriuose aprašoma, kaip bakteriofagai gali būti naudojami genams tirti. Sidnėjus pajuto naujos srities atsiradimą - netrukus žinomą kaip molekulinę biologiją, kuri jam buvo daug sudėtingesnė nei praktikuojanti mediciną. Tačiau buvo viena didelė problema. Mokslas Pietų Afrikoje šeštojo dešimtmečio pradžioje buvo moksliškai primityvus: Sidnėjui nebuvo jokių doktorantūros studijų programų. Taigi 1952 m. jis išvyko iš Johanesburgo ir įgijo biochemijos magistro laipsnį Oksforde.

Sidnėjaus laikas negalėjo būti geresnis. Į Oksfordą jis atvyko praėjus keliems mėnesiams po to, kai Jimas Watsonas atvyko į Kembridžą. Pasak Watsono, jis ir Sidnėjus Didžiosios Britanijos biologiniam pasauliui pridėjo labai reikalingas genetinio gryno oro dozes.” Kai Sidnėjus išgirdo apie dvigubą spiralę, jis nuskubėjo į Kembridžą pamatyti naujai sukurto DNR modelio ir susitikti su pora. jaunų genijų, kurie tai sumanė. Per pirmąjį jų susitikimą Francis Crick buvo labai sužavėtas greitu Sidnėjaus analitiniu protu ir nusprendė jį įdarbinti MRC laboratorijoje Kembridže. Kai po kelerių metų Sidnėjus prisijungė prie MRC personalo, jo biurui nebeliko vietos, todėl jis persikėlė gyventi pas Cricką – laikinas susitarimas, kuris tęsėsi kitus 20 metų, labai naudingas mokslo pasauliui.

1954–1966 m. Sidnėjus tapo vienu iš herojų, vadovavusių molekulinės biologijos aukso amžiui. Su Cricku Sidnėjus padarė išvadą apie trigubą genetinio kodo pobūdį ir sukūrė terminą kodonas. Jis pats išsiaiškino esminį mutacijų pobūdį, parodydamas, kad pavieniai DNR bazės pokyčiai lemia baltymų pasikeitimą arba baltymų nebuvimą-vadinamąsias kadrų poslinkio, slopinimo ir nesąmonių mutacijas. Kartu su François Jacobu jis sugalvojo pasiuntinio RNR, transkripto, perduodančio genetinę informaciją DNR ląstelės baltymų sintezės mechanizmams, idėją, ir toliau atliko išradingus eksperimentus, kad įrodytų jos egzistavimą. Pasiuntinio RNR atradimas yra vienas iš labiausiai jaudinančių detektyvo kūrinių biologijos istorijoje, apimantis dramatišką posūkių ir posūkių seriją. Veiksmas prasidėjo Oak Ridge, Tenesio valstijoje, persikėlė į Pasteur institutą Paryžiuje, tada į Sydney Brenner kambarius King’s koledže, tada į vakarėlį Golden Helix, Francis Crick namuose Kembridže, tada į Matthew Meselson laboratoriją. Caltech ir baigėsi „eureka“ akimirka’, kai Sidnėjus ir François Jacob ilsėjosi paplūdimyje netoli Los Andželo. Iš netikėtumo Sidnėjus iššoko iš smėlio ir sušuko Jokūbui: „Tai magnis! Tai magnis. Tiems, kurie domisi nesutrumpinta šio istorinio įvykio versija, kreipiuosi į Horace'ą Freelandą Judsoną’ Aštuntoji kūrybos diena ir François Jacob’s Statūra viduje. Už savo novatorišką darbą su genetiniu kodu ir mRNR atradimu Sidnėjus 1971 m. gavo Laskerio apdovanojimą už pagrindinius tyrimus.

Septintojo dešimtmečio viduryje Sidnėjus priėmė drąsų sprendimą pradėti naują vystymosi biologijos programą, skirtą sužinoti, kaip daugialąstelis gyvūnas vystosi iš vieno apvaisinto kiaušinėlio. Jo didžioji schema buvo surasti gyvūną, kuriame jis galėtų atsekti kiekvienos jo ląstelės gimimą ir mirtį. Įprastu Brennerio stiliumi Sidnėjus daug skaitė, mokėsi zoologijos, išbandė daugybę bandomųjų eksperimentų, kuriuose dalyvavo daugybė skirtingų organizmų, ir galiausiai apsigyveno prie mažytės apvaliosios kirmėlės, gyvenančios dirvožemyje. Caenorhabditis elegans, arba C. elegans trumpiau tariant. Jis pasirinko būtent šį kirminą, nes jis buvo mažas, permatomas, anatomiškai paprastas ir tinkamas elektroninei mikroskopijai. Jį taip pat buvo lengva auginti laboratorijoje ir genetiškai manipuliuoti. Vienoje sidabrinio dolerio dydžio Petri lėkštelėje galima užauginti iki 100 000 kirminų. Iš kiekvieno tėvo kirmino atsiranda daugiau nei 250 palikuonių, kurių generavimo laikas yra tik 3,5 dienos, daug trumpesnis nei vaisinės musės. Kreipimasis dėl C. elegans slypi jo paprastume. Palyginti su įprastu žmogumi, kuris turi daugiau nei trilijoną ląstelių, C. elegans visame kūne yra tik 959 ląstelės. Tačiau C. elegans turi daugybę skirtingų ląstelių tipų ir atlieka visus pagrindinius dalykus, kuriuos daro gyvūnai – juda, valgo, tuštinasi ir užsiima seksu.

Kartą Sidnėjus apsigyveno C. elegans, prireikė maždaug 10 metų, kad įrodytume kitiems mokslininkams, kad atsiras naudinga biologija. Iki 1974 m. Sidnėjui pavyko išskirti ir nustatyti 300 mutacijų, kurios pakeitė kirmino judėjimą ar morfologiją, chromosomų vietą. Visą šį pradinį darbą atliko pats Sidnėjus, tačiau netrukus jis pradėjo pritraukti aukščiausio lygio doktorantūros stipendininkus iš viso pasaulio. Ši sritis sparčiai išaugo – nuo ​​vieno mokslininko prieš 30 metų iki daugiau nei 2000 šiandien, kurie visi yra Sidnėjaus palikuonys – jo studentai, jo studentų studentai ir net didieji studentai.

Vystymasis C. elegans buvo kruopščiai ištirtas tiek, kiek neprilygsta jokiam kitam daugialąsčiui organizmui. Nuo 1974 m. daugiau nei 10 000 genetinių variantų C. elegans buvo gaminami daugiau nei 100 skirtingų laboratorijų visame pasaulyje. Tai vienintelis gyvūnas, kuriame žinoma visa ląstelių kilmė ir likimas. C. elegans yra vienintelis gyvūnas, kurio trimatė nervų sistemos laidų schema buvo pažymėta elektronų mikroskopiniu lygiu.1998 metais tai tapo pirmuoju gyvūnu, kurio genomas buvo sekvenuotas. C. elegans taip pat pasirodė esąs medicininis Rozetos akmuo, suteikiantis užuominų apie vėžį, Alzheimerio ligą ir diabetą.

Sidnėjaus svajonė apie Didžiąją schemą išsipildė. Kirminas kartu su vaisine musele ir pele pelnė savo vietą istorijoje kaip vienas iš trijų gyvūnų modelių, atskleidžiančių pagrindinius daugialąsčio gyvenimo principus.

Sidnėjaus įgūdžiai neapsiribojo laboratorija. Jis toks pat gudrus politikas, kaip ir mokslininkas. Per ankstyvą rekombinantinės DNR ginčo isteriją Sidnėjus buvo sveiko proto balsas, nuraminęs politikus ir mokslininkus, nerimaujančius, kad genų transformuotos bakterijos pabėgs iš laboratorijų ir atsidurs viešose vietose, pavyzdžiui, Centriniame parke. Sidnėjus pateikė esminį pasiūlymą naudoti susilpnėjusias bakterijų padermes, kurios negalėtų išgyventi už laboratorijos ribų. Jis įsitikino, kad šis metodas pasiteisins po to, kai jis pats išbandė genetiškai suluošintas bakterijas. Jis išgėrė kokteilį, pilną neįgalių bakterijų, o paskui išmatavo, kiek jų patenka per žarnyną. Nė vienas neišgyveno. Dabar prisiminkite, kad 1975 m. žmonių eksperimentai su rekombinantine DNR buvo uždrausti. Sidnėjus gavo leidimą atlikti eksperimentą Didžiosios Britanijos valdžios institucijoms pasakęs, kad susilpnėjusios bakterijos bus tiriamos su viršutiniu primatu. chutzpah!

Sidnėjus Brenneris yra nenuilstantis meistras, garsėjantis savo veržliu sąmoju ir nuostabiu nepadorumu. Didžiosios Britanijos parlamento Švietimo komiteto paklaustas, kiek matematikos turi mokiniai išmokti mokytis biologijos, Sidnėjus atsakė: „Gebėjimas suskaičiuoti iki 20 – tai viskas – yra 4 bazės ir 20 aminorūgščių. Jums gali tekti pereiti iki 64 metų. Genetiniame kode yra 64 kodonai. ” Sidnėjus neseniai paskelbė savo humoristinių požiūrių į biologiją kolekciją knygoje „Laisvas galas“ ir rekomenduoju visiems. Jame gausu skanių anekdotų.

Po 50 mokslo metų Sidnėjus išlieka toks pat dinamiškas kaip bet kada. Neseniai jis išrado išradingą metodą, kaip klonuoti DNR ant mėgintuvėlyje sėdinčių mikrokaroliukų paviršiaus. Tai toli gražu nėra tradicinis klonavimo metodas, apimantis bakterijų auginimą inkubatoriuje. Pagrindinė idėja yra paimti sudėtingą DNR mišinį, pavyzdžiui, visus smegenų genus, ir supjaustyti jį į milijoną skirtingų fragmentų. Tada kiekvienas fragmentas nukopijuojamas 100 000 kartų ir pridedamas prie vieno mikrokaroliuko. Rezultatas yra 1 milijono mikrokaroliukų biblioteka, kurių kiekvienoje yra 100 000 unikalios DNR kopijos. Kadangi visa 1 milijono mikrokaroliukų biblioteka yra viename mėgintuvėlyje, ją galima greitai ištirti ir sekvenuoti. Ir tikra 21-ojo amžiaus mada, Sidnėjus įkūrė biotechnologijų įmonę (Lynx Therapeutics, Inc.), siekdama pristatyti savo išradimą masėms.

Per 20 metų, kai Sidnėjus dalijosi biuru su Francisu Cricku, jie sugalvojo išradingų schemų, kaip paaiškinti gamtos veikimą. Kai kurios jų schemos buvo racionalesnės nei tikroji Dievo pasirinkta schema. Pamoka yra aiški: jei Sidnėjus kūrimo metu būtų dalijamasi biuru su Dievu, Visata būtų daug racionalesnė vieta.