Генетический код

Возвратимся к анализу феномена омонимии части кода. Ф.Крик пытался снять странности неканонического поведения 3’-5’ кодон-антикодоновой пары нуклеотидов с помощью предложенной им «Вобл–гипотезы» [5]. Она вводит понятие неоднозначного соответствия кодонов аминокислотам в кодируемых белках и говорит о возможности не канонического, случайного спаривания 5’ нуклеотида антикодона транспортной РНК (тРНК) с 3’ нуклеотидом кодона информационной РНК (иРНК) при ее трансляции в белок. Проще говоря, при биосинтезе белков иногда реализуется возможность нестрогого соответствия кодон-антикодоновых нуклеотидов в этом положении. Это значит, что образуются неканонические пары оснований (Гуанин-Уридин и др). Кроме того, из Вобл-гипотезы, да и просто из общей модели кода, автоматически следует, что в кодонах (триплетах) генов только первые два нуклеотида (дублет) кодируют последовательности аминокислот в белковых цепях. 3’- кодоновые нуклеотиды не участвуют в кодировке аминокислотных последовательностей в белках.
Эти 3’- нуклеотиды, хотя и детерминированы жестко молекулой ДНК, но допускают произвольные, случайные, не канонические спаривания с 5’- нуклеотидами антикодонов транспортных РНК, переносящих аминокислоты. А поэтому эти 5’- нуклеотиды антикодонов могут быть любыми из 4-х возможных. Следовательно, связки 3’- нуклеотиды в кодонах и спаривающиеся с ними 5’- нуклеотиды в антикодонах, не имеют гено-знакового характера и играют роль «стерических костылей», заполняющих «пустые места» в кодон-антикодоновых парах. Короче говоря, 5’- нуклеотиды в антикодонах случайны, «воблируют» — от английского ‘wobble’ (качание, колебание, виляние). Вот в чем суть Вобл-гипотезы.
Если принять идею «стерических костылей», тогда ясно, что 3’- нуклеотид в омонимичных кодонах иРНК не участвует в кодировке аминокислот для данного белка. На первый взгляд возникает некий генетико-семантический произвол и модель триплетного кода, вроде бы, теряет логику и очевидный смысл.
Подтверждая это, приведем слова фактического автора теории триплетного кода Френсиса Крика, начертанные им в своей автобиографической книге незадолго до смерти [11]: «Важно отметить, что структура генетического кода не имеет очевидного смысла, хотя определенные закономерности все же наблюдаются – в некоторых случаях это одни и те же первые два основания в кодонах, кодирующие одну аминокислоту, тогда как третье может быть любым». Уточним. 3’- нуклеотид в кодоне теоретически может быть любым из 4-х возможных, поскольку спаривается с 5’- нуклеотидом антикодона случайно, и эта пара, как уже говорилось, не участвует в кодировке аминокислот для данного белка. Но, повторю, в реальности 3’- кодоновые нуклеотиды детерминированы в исходной ДНК и, в этом смысле, генетических канонов не нарушают. «Нарушают» же каноны именно 5’- антикодоновые нуклеотиды, комплементарные 3’- кодоновым. Удивительно, Ф.Крик видел синонимическую вырожденность кода, но не видел омонимическую. Хотя его фраза «…код не имеет очевидного смысла» говорит нам, что гениальный мозг Ф.Крика осознавал ограничения предложенной им модели и неоднозначности, связанные с 5’- «воблирующим» антикодоновым нуклеотидом, когда иРНК покодонно читается рибосомой в комплексе с тРНК по правилу «два из трёх». И этот комплекс ‘рибосома-иРНК-тРНК’ неизбежно должен решать типично лингвистическую смысловую проблему омонимии.
Иначе ошибки в синтезе белков неизбежны.
Ф.Крик в воспоминаниях [11] как бы “не видел очевидного смысла” в своей модели. Но там же, дальше,он продолжает – “Некоторые закономерности все же наблюдаются”.
Почему только некоторые? Потому что они работают только для половины кодонов, а именно для кодонов-синонимов, сгруппированных по одинаковым первым двум нуклеотидам (третье — любое) – т.е. это соблюдается именно для половины всех кодоновых семейств, а
именно для семейств синонимических нуклеотидных дублетов CT, GT, TC, CC, AC, GC, CG, GG. Каждое из них кодирует по одной из двадцати разных аминокислот или является стоп-кодоном. При этом 3’ нуклеотид кодона в паре с 5’ нуклеотидом антикодона не участвуют в
кодировании, что и обеспечивает синонимию. Однако, и это важно, Ф.Крик ничего определенного не говорит ни здесь, ни в Вобл гипотезе о другой половине дублетных
кодоновых семейств. Это TT, AT, TA, CA, AA, GA, TG, AG семейства, где в каждом из
них кодируются по две разные аминокислоты (нарушение ложно постулированной однозначности кодирования) или стоп функция. При этом роль3’-5’ кодон-антикодоновой пары в этих семействах никак не комментировалась Ф.Криком. Думается, что неопределенность кодирования именно в этих странных семействах
смущала Ф.Крика и побудила его сказать об отсутствии очевидного смысла в
его и Ниренберга модели. Он нигде не говорит о том, что же происходит за пределами этих
синонимических “некоторых случаев”. А за этими пределами находится стран-
ное “нечёткое семейство” кодонов – TT, AT, TA, CA, AA, GA, TG, AG. Не найти в
работах Ф.Крика ничего на этот счёт.
Таким образом, Ф.Крик неявно поставил вопрос о кодировании в “нечётком семействе”. И не ответил на него. Нет ничего по этой принципиальной позиции и в современных исследованиях. Ответ в предлагаемой здесь и, ранее в [2, 12], гипотезе контекстных ориентаций генетического аппарата (квантового биокомпьютера) при его работе с нечёткими (омонимическими) семействами.