Состав кодовых слов

1961 год оказался счастливым для молекулярной биологии. За несколько месяцев до раскрытия тайны кода в августе, в Москве состоялся V Международный биохимический конгресс. Большие аудитории высотного здания Московского университета были заполнены до отказа. Как говорится, яблоку негде было упасть.

На одном из заседаний секции «Механизмы белкового синтеза» председательствовал Франсис Крик. Не могу удержаться и не рассказать о том, что произошло на этом заседании. Программа заседания была довольно плотно укомплектована, список докладчиков задолго до этого утвержден, программа напечатана. Даже тексты докладов были получены, и переводчики тут же на месте переводили их на несколько языков, а участники симпозиума, вооружившись портативными приемниками и наушниками, настраивались на нужную волну, чтобы слышать перевод на понятном языке. В такой строго регламентированной обстановке всякое изменение в программе — довольно редкое событие. Поэтому, когда Крик вдруг неожиданно попросил выступить некоего Ниренберга, в зале возникло замешательство. Фамилия ничего не говорила участникам заседания. На трибуну поднялся молодой человек, которого с сочувствием (должно быть, за молодость: «Такой молодой, а вот не побоялся!») начали слушать. Пока шло описание методики, все было буднично. А затем по залу буквально прошел электрический ток. (Крик впоследствии так и говорил: «Аудитория была наэлектризована».) Этот молодой человек сообщил об исключительном открытии.

Ниренберг и Маттеи, сотрудники Американского национального института здоровья, изучали искусственный синтез белка в пробирке. К взвеси рибосом, нужных ферментов, источников энергии, различных аминокислот, добавляли специфическую рибонуклеиновую кислоту. Все условия для синтеза белка были созданы, и аминокислоты соединялись в белки в том порядке, какого требовала последовательность оснований в РНК. В любом опыте нужен контроль. Был контроль и в опытах Ниренберга и Маттеи. В точно такую же взвесь вместо специфической РНК ученые вводили искусственно синтезированную молекулу РНК, в которой все до одного основания были одинаковыми — аденинами. Считали, что такая последовательность: ААААААААААААААА — не имеет смысла и не приводит к соединению аминокислот в белки. Это казалось просто объяснимым. Попробуй найти в такой молекуле начало и конец слов. Откуда ни начни, все одинаково. Но однажды вместо поли-А^* внесли поли-У (полиадениловая рибонуклеиновая кислота кончилась), то есть РНК с одними лишь урацилами: УУУУУУУУУУУУ...

Ученые были убеждены, что толку от полиуридиловой РНК будет ровно столько же, как и от полиадениловой кислоты.

Но когда опыт закончился и ничего не подозревавшие Ниренберг и Маттеи заглянули в контрольную пробирку с поли-У, они были удивлены. Аминокислоты контрольной пробирки соединились в полипептидную цепь. Осуществился синтез белка от «бессмысленной» РНК. Ученые решили, что что-то испортилось. Подобный бесклеточный опыт довольно сложен, и в каком-тэ месте могла произойти ошибка. Опыт повторили, но результат был тот же. В ответ на введение поли-У рибосомы начинали синтез белка. Тогда Ниренберг и Маттеи исследовали строение образовавшегося белка и обнаружили другую важную особенность. Весь белок состоял из одинаковых, непрерывно соединенных аминокислот. Строение его было такое:

...фенилаланин — фенилаланин — фенилаланин — фенилаланин...

Итак, РНК, состоящая из одинаковых букв, вызывает синтез белка из одинаковых аминокислот (фенилаланина). Ученые поняли первое слово неизвестного до сих пор языка природы. УУУ означает фенилаланин. Вот об этом Ниренберг и доложил Пятому биохимическому конгрессу.

Дальше события развивались с фантастической скоростью. Работа Ниренберга указала простой путь расшифровки состава различных кодовых слов. Аминокислот двадцать, а значит, нужно разгадать не менее двадцати таких слов (а может, и больше, чем двадцать; не исключено, что одну и ту же аминокислоту кодируют разные слова — синонимы). В лаборатории американского биохимика С. Очоа всё было налажено для таких опытов, и весь коллектив срочно переключился на новые исследования. Сначала собирали искусственно РНК нужного состава. После этого ученые, зная, какие буквы входят в кодовые слова, вводили такие РНК в бесклеточные системы для синтеза и потом определяли, из каких аминокислот они составлены. Вводили РНК со словами УГА — получали белок, состоящий из метионина. Значит, УГА переводится на язык аминокислот как «метионин».

К концу года первые десять слов стали известны ученым. Сообщение об этом появилось даже не в научном журнале, а в газете «Таймс» — настолько оно было важно. Еще через несколько месяцев первый приблизительный алфавит природы был у нее выпытан. Как и предполагал Крик, часть аминокислот кодировали сразу несколько сочетаний оснований. Первая таблица состава кодонов выглядела следующим образом:

^* Так сокращенно называли РНК с одними адениновыми основаниями.