Хтось розшифрував генетичний код. Як генетичний код впливає на характер та долю

ГЕНЕТИЧНИЙ КІДспосіб запису спадкової інформації в молекулах нуклеїнових кислот у вигляді послідовності утворюють ці кислоти нуклеотидів. Певній послідовності нуклеотидів у ДНК та РНК відповідає певна послідовність амінокислот у поліпептидних ланцюгах білків. Код прийнято записувати за допомогою великих літер російської або латинського алфавіту. Кожен нуклеотид позначається літерою, з якої починається назва входить до складу молекули азотистої основи: А (А) - аденін, Г (G) - гуанін, Ц (С) - цитозин, Т (Т) - тимін; в РНК замість тиміну урацил - У(U). Кожну кодує комбінація із трьох нуклеотидів – триплет, або кодон. Коротко шлях перенесення генетичної інформації узагальнено т. зв. центральна догма молекулярної біології: ДНК `РНК f білок.

В окремих випадках інформація може переноситися від РНК до ДНК, але ніколи не переноситься від білка до генів.

Реалізація генетичної інформації здійснюється у два етапи. У клітинному ядрі на ДНК синтезується інформаційна або матрична РНК (транскрипція). При цьому нуклеотидна послідовність ДНК переписується (перекодується) в нуклеотидну послідовність мРНК. Потім мРНК перетворюється на цитоплазму, прикріплюється до рибосомі, і у ній, як у матриці, синтезується полипептидная ланцюг білка (трансляція). Амінокислоти за допомогою транспортної РНК приєднуються до ланцюга, що будується в послідовності, що визначається порядком нуклеотидів в мРНК.

З чотирьох «літер» можна скласти 64 різних трилітерних «слова» (кодону). З 64 кодонів 61 кодує певні амінокислоти, а три відповідають за закінчення синтезу поліпептидного ланцюга. Так як на 20 амінокислот, що входять до складу білків, припадає 61 кодон, деякі амінокислоти кодуються більш ніж одним кодоном (т.зв. виродженість коду). Така надмірність підвищує надійність коду та всього механізму біосинтезу білка. Інша властивість коду – його специфічність (однозначність): один кодон кодує лише одну амінокислоту.

Крім того, код не перекривається - інформація зчитується в одному напрямку послідовно, триплет за триплетом. Найбільш дивовижна властивість коду – його універсальність: він однаковий у всіх живих істот – від бактерій до людини (виняток становить генетичний код мітохондрій). Вчені бачать у цьому доказ концепції про походження всіх організмів від одного загального предка.

Розшифрування генетичного коду, тобто визначення «сенсу» кожного кодону та тих правил, за якими зчитується інформація, здійснено у 1961–1965 рр. і вважається одним із найбільш яскравих досягнень молекулярної біології.

Кожен живий організм має особливий набір білків. Певні сполуки нуклеотидів та їх послідовність у молекулі ДНК утворюють генетичний код. Він передає інформацію про будову білка. У генетиці було прийнято певну концепцію. Відповідно до неї, одному гену відповідав один фермент (поліпептид). Слід сказати, що дослідження про нуклеїнові кислоти та білки проводилися протягом досить тривалого періоду. Далі у статті докладніше розглянемо генетичний код та його властивості. Буде також наведено коротку хронологію досліджень.

Термінологія

Генетичний код – це спосіб зашифрування послідовності білків амінокислот за участю нуклеотидної послідовності. Цей спосіб формування відомостей уражає всіх живих організмів. Білки – природні органічні речовини з високою молекулярністю. Ці сполуки також є у живих організмах. Вони складаються з 20 видів амінокислот, які називаються канонічними. Амінокислоти вибудовані в ланцюжок і з'єднані в встановленій послідовності. Вона визначає структуру білка та його біологічні властивості. Зустрічається також кілька ланцюжків амінокислот у білку.

ДНК та РНК

Дезоксирибонуклеїнова кислота – це макромолекула. Вона відповідає за передачу, зберігання та реалізацію спадкової інформації. ДНК використовує чотири азотисті основи. До них належать аденін, гуанін, цитозин, тимін. РНК складається з тих же нуклеотидів, крім того, у складі якого перебуває тімін. Замість нього є нуклеотид, що містить урацил (U). Молекули РНК і ДНК є нуклеотидні ланцюжки. Завдяки такій структурі утворюються послідовності – "генетичний алфавіт".

Реалізація інформації

Синтез білка, що кодується геном, реалізовується за допомогою об'єднання мРНК на матриці ДНК (транскрипції). Також відбувається передача генетичного коду послідовність амінокислот. Тобто має місце синтез поліпептидного кола на мРНК. Для зашифрування всіх амінокислот та сигналу закінчення білкової послідовності достатньо трьох нуклеотидів. Цей ланцюг називається триплетом.

Історія дослідження

Вивчення білка та нуклеїнових кислот проводилося тривалий час. У середині 20 століття нарешті з'явилися перші ідеї про те, яку природу має генетичний код. 1953 року з'ясували, що деякі білки складаються з послідовностей амінокислот. Щоправда, тоді ще не могли визначити їх точну кількість, і з цього приводу точилися численні суперечки. У 1953 році авторами Вотсоном і Криком було опубліковано дві роботи. Перша заявляла про вторинну структуру ДНК, друга говорила про її допустиме копіювання за допомогою матричного синтезу. Крім того, було зроблено акцент на те, що конкретна послідовність підстав - це код, який несе спадкову інформацію. Американський та радянський фізик Георгій Гамов припустився гіпотези кодування та знайшов метод її перевірки. У 1954 році була опублікована його робота, в ході якої він висунув пропозицію встановити відповідності між бічними амінокислотними ланцюгами та "дірками", що мають ромбоподібну форму, і використовувати це як механізм кодування. Потім його назвали ромбічним. Роз'яснюючи свою роботу, Гамов припустив, що генетичний код може бути триплетним. Праця фізика стала однією з перших серед тих, які вважалися близькими до істини.

Класифікація

Через кілька років пропонувалися різні моделі генетичних кодів, що являють собою два види: перекриваються і неперекриваються. В основі першої було входження одного нуклеотиду до складу кількох кодонів. До неї належить трикутний, послідовний та мажорно-мінорний генетичний код. Друга модель передбачає два види. До тих, що не перекриваються, відносяться комбінаційний і "код без ком". В основі першого варіанта лежить кодування амінокислоти триплетами нуклеотидів і головним є його склад. Згідно з "кодом без ком", певні триплети відповідають амінокислотам, а решта немає. В цьому випадку вважалося, що при розташуванні будь-яких значущих триплетів послідовно інші, що знаходяться в іншій рамці зчитування, вийдуть непотрібними. Вчені вважали, що є можливість підбору нуклеотидної послідовності, яка задовольнятиме цим вимогам, і що триплетів рівно 20.

Хоча Гамов із співавторами ставили під сумнів таку модель, вона вважалася найбільш правильною протягом наступних п'яти років. На початку другої половини 20-го століття з'явилися нові дані, які дозволили виявити деякі недоліки в "коді без ком". Було виявлено, що кодони здатні стимулювати синтез білка в пробірці. Ближче до 1965 року осмислили принцип усіх 64 триплетів. В результаті виявили надмірність деяких кодонів. Іншими словами, послідовність амінокислот кодується кількома триплетами.

Відмінні особливості

До властивостей генетичного коду належать:

Варіації

Вперше відхилення генетичного коду від стандартного було виявлено в 1979 під час вивчення генів мітохондрій в організмі людини. Далі виявили ще подібні варіанти, зокрема безліч альтернативних мітохондріальних кодів. До них відносяться розшифрування стоп-кодону УГА, що використовується як визначення триптофану у мікоплазм. ГУГ та УУГ у архей і бактерій нерідко застосовуються в ролі стартових варіантів. Іноді гени кодують білок зі старт-кодону, який відрізняється від стандартно використовуваного цим видом. Крім того, в деяких білках селеноцистеїн та піролізин, які є нестандартними амінокислотами, вставляються рибосомою. Вона прочитує стоп-кодон. Це від послідовностей, що у мРНК. В даний час селеноцистеїн вважається 21-ою, піролізан - 22-ою амінокислотою, що присутня у складі білків.

Загальні риси генетичного коду

Однак усі винятки є рідкістю. У живих організмів переважно генетичний код має низку загальних ознак. До них відносяться склад кодону, до якого входять три нуклеотиди (два перші належать до визначальних), передача кодонів тРНК та рибосомами в амінокислотну послідовність.

Провідний науковий журнал Natureповідомив про виявлення другого генетичного коду – такого собі «кода всередині коду», який був нещодавно зламаний молекулярними біологами та комп'ютерними програмістами. Більше того, щоб його виявити, вони використовували не еволюційну теорію, а інформаційні технології.

Новий код отримав назву Код Сплайсінгу. Він знаходиться усередині ДНК. Цей код контролює основний генетичний код дуже складним, проте, передбачуваним чином. Код сплайсингу управляє тим, як і коли відбувається складання генів та регулюючих елементів. Розкриття цього коду всередині коду допомагає пролити світло на деякі давні таємниці генетики, які спливли на поверхню після проведення Проекту розшифровування повної послідовності геному людини. Одна з таких таємниць полягала в тому, чому в такому складному організмі, як людський, існує лише 20 000 генів? (Вчені очікували виявити набагато більше.) Чому гени розбиваються на сегменти (екзони), які поділяються елементами, що не кодують (інтрони), а потім після транскрипції з'єднуються разом (тобто сплайсуються)? І чому гени включаються в одних клітинах і тканинах і не включаються в інших? Упродовж двох десятиліть молекулярні біологи намагалися з'ясувати механізми генетичного регулювання. Ця стаття вказує на дуже важливий момент у розумінні того, що відбувається насправді. Вона не дає відповіді на всі питання, але вона показує, що внутрішній код існує. Цей код - система передачі інформації, яку можна так зрозуміло розшифрувати, що вчені могли б прогнозувати, як у певних ситуаціях і з незрозумілою точністю може поводитися геном.

Уявіть, що у сусідній кімнаті ви чуєте оркестр. Ви відчиняєте двері, заглядаєте всередину і бачите в кімнаті трьох або чотирьох музикантів, які грають на музичних інструментах. Це те, на що, за словами Брендона Фрея, який брав участь у розкритті коду, схожий на людський геном. Він говорить: «Ми змогли виявити лише 20,000 генів, але ми знали, що вони утворюють величезну кількість білкових продуктів та регулюючих елементів. Як? Один із методів називається альтернативним сплайсингом». Різні екзони (частини генів) можуть збиратися різними способами. «Наприклад, три гени білка нейрексину можуть створювати понад 3000 генетичних послань, які допомагають керувати системою зв'язків мозку», – каже Фрей. Тут же у статті йдеться про те, що вченим відомо, що 95% наших генів мають альтернативний сплайсинг, і в більшості випадків у різних типах клітин та тканин транскрипти (молекули РНК, що утворюються внаслідок транскрипції) експресуються по-різному. Має бути щось, що керує тим, як збираються та експресуються ці тисячі комбінацій. У цьому полягає завдання Кода Сплайсинга.

Читачі, які хочуть отримати побіжний огляд відкриття, можуть прочитати статтю в Science Dailyпід назвою «Дослідники, які зламали «Код сплайсингу», розкривають таємницю, що лежить в основі біологічної складності». У статті йдеться про: "Вчені з університету Торонто отримали фундаментально нове уявлення про те, як живі клітини використовують обмежену кількість генів для утворення таких неймовірно складних органів, як мозок". Сам журнал Nature починається зі статті Хейді Ледфорда "Код усередині коду". Потім була стаття Техедора і Валькарсела під назвою «Регуляція генів: злом другого генетичного коду. І, нарешті, вирішальною стала стаття групи дослідників з університету Торонто під керівництвом Бенджаміна Д. Бленкоу та Брендона Д. Фрея, «Розшифровуючи код сплайсингу».

Ця стаття – перемога інформаційної науки, що нагадує нам дешифрувальників часів Другої Світової Війни. Їхні методи включали алгебру, геометрію, теорію ймовірностей, векторне обчислення, теорію інформації, оптимізацію коду програми та інші передові методи. Чого вони не потребували, так це еволюційної теорії, яка ніколи не згадувалась у наукових статтях. Читаючи цю статтю, можна побачити, під якою сильною напругою перебувають автори цієї увертюри:

«Ми описуємо схему 'коду сплайсингу', в якій використовуються комбінації сотень властивостей РНК для того, щоб передбачити обумовлені тканинами зміни в альтернативному сплайсингу тисячі екзонів. Код встановлює нові класи схем сплайсингу, розпізнає різні регулюючі програми в різних тканинах і встановлює контрольовані мутаціями регулюючі послідовності. Ми розкрили поширені регулюючі стратегії, включаючи: використання непередбачено великих об'єднань властивостей; виявлення низьких рівнів включення екзону, що послаблюються властивостями специфічних тканин; прояв властивостей в інтронах глибший, ніж вважалося раніше; і модуляція рівнів сплайс-варіанту структурними характеристиками транскрипту Код допоміг встановити клас екзонів, включення яких заглушує експресію в тканинах дорослого організму, активуючи деградацію мРНК, і виключення яких сприяє експресії під час ембріогенезу. Код полегшує розкриття та детальний опис регульованих подій альтернативного сплайсингу в масштабах всього геному».

У команді, яка зламала код, брали участь фахівці з кафедри електронної та обчислювальної техніки, а також кафедри молекулярної генетики. (Сам же Фрей працює в підрозділі корпорації Microsoft, Microsoft Research) Подібно до дешифрувальників минулого часу, Фрей і Бараш розробили «Новий метод біологічного аналізу, що проводиться за допомогою комп'ютера, який виявляє кодові слова, заховані всередині геному». За допомогою величезної кількості даних, створених молекулярними генетиками, група дослідників проводила «зворотну розробку» коду сплайсингу доки вони не змогли передбачити, як він діятиме. Як тільки дослідники з цим впоралися, вони перевірили цей код на мутаціях і побачили, як вставляються чи видаляються екзони. Вони виявили, що код може викликати тканеспецифічні зміни чи діяти по-різному залежно від цього, доросла це миша чи ембріон. Один ген, Xpo4, пов'язаний із раком; дослідники зазначили: «Ці дані підтверджують висновок про те, що експресія Xpo4 гена повинна строго контролюватись, щоб уникнути можливих згубних наслідків, включаючи онкогенез (рак), оскільки він активний під час ембріогенезу, але його кількість знижена в тканинах дорослого організму. Виявляється, вони абсолютно здивовані рівнем контролю, який вони побачили. Навмисно чи ні, але як ключ до розгадки Фрей використовував не випадкову мінливість і відбір, а мову розумного задуму. Він зазначив: «Розуміння складної біологічної системи подібне до розуміння складної електронної схеми».

Хейді Ледфорд сказав, що простота генетичного коду Уотсона-Кріка, що здається, з його чотирма підставами, триплетними кодонами, 20 амінокислотами і 64 «символами» ДНК – приховує під собою цілий світ складності. Укладений усередині цього простішого коду, Код сплайсингу набагато складніший.

Але між ДНК та білками знаходиться РНК – окремий світ складності. РНК – це трансформер, який іноді переносить генетичні послання, інколи ж управляє ними, задіявши у своїй безліч структур, здатних проводити його функцію. У статті, опублікованій у цьому ж випуску, група дослідників під керівництвом Бенджаміна Д. Бленкоу та Брендона Д. Фрея з університету Торонто в Онтаріо, Канада повідомляє про спроби розгадати другий генетичний код, який може передбачати, як сегменти інформаційної РНК, транскрибовані з певного гена можуть змішуватися і поєднуватися, щоб утворювати різноманітні продукти в різних тканинах. Цей процес відомий як альтернативний сплайсинг. На цей раз немає жодної простої таблиці – замість неї алгоритми, які поєднують більш ніж 200 різних властивостей ДНК із визначеннями структури РНК.

Робота цих дослідників свідчить про швидкий прогрес, якого досягли обчислювальні методи у складанні моделі РНК. На додаток до розуміння альтернативного сплайсингу, інформатика допомагає вченим пророкувати структури РНК і встановлювати маленькі регулюючі фрагменти РНК, які не кодують протеїни. «Це чудовий час», - Каже Крістофер Берг, комп'ютерний біолог з масачусетського інституту технологій у Кембриджі. «У майбутньому на нас чекає величезний успіх».

Інформатика, комп'ютерна біологія, алгоритми та коди – ці концепції були частиною дарвінівського словника, що він розробляв свою теорію. Мендель мав дуже спрощену модель того, як розподіляються ознаки під час успадкування. До того ж, ідея про те, що ознаки кодуються, була представлена ​​лише 1953 року. Ми бачимо, що вихідний генетичний код регулюється ще складнішим, включеним до нього, кодом. Це революційні ідеї. До того ж є всі ознаки того, що цей рівень контролю не останній. Ледфорд нагадує нам, що, наприклад, РНК і білки мають тривимірну структуру. Функції молекул можуть змінюватися, коли змінюється їхня форма Повинне існувати щось, що контролює складання, так що тривимірна структура виконує те, що вимагає функція. До того ж, доступ до генів, мабуть, контролюється. іншим кодом, гістоновим кодом. Цей код закодований молекулярними маркерами або «хвостами» на гістонових білках, які є центрами для скручування і суперскручування ДНК. Описуючи наш час, Ледфорд говорить про «Постійне відродження в інформатиці РНК».

Техедор і Валькарсел погоджуються з тим, що за простотою криється складність. "За ідеєю все виглядає дуже просто: ДНК утворює РНК, яка потім створює білок", - Починають вони свою статтю. «Але насправді все набагато складніше». У 1950-х роках ми дізналися, що всі живі організми, від бактерій до людини, мають основний генетичний код. Але невдовзі ми зрозуміли, що складні організми (еукаріоти) мають якусь неприродну і важку для розуміння властивість: їх геноми мають своєрідні ділянки, інтрони, які повинні видалятися, щоб екзони могли з'єднатися разом. Чому? Сьогодні туман розсіюється: «Основна перевага цього механізму полягає в тому, що він дозволяє різним клітинам вибирати альтернативні способи сплайсингу попередника матричної РНК (премРНК) і таким чином один ген утворює різні послання»,- пояснюють вони, - "а потім різні мРНК можуть кодувати різні білки з різними функціями". З меншого коду ви отримуєте більше інформації, за умови, що всередині коду є інший код, який знає, як це зробити.

Що і робить злом коду сплайсингу настільки важким, так це те, що фактори, що контролюють складання екзонів, встановлюються безліччю інших факторів: послідовностями, розташованими поряд з межами екзону, послідовностями інтронів і регулюючими факторами, які або допомагають, або гальмують механізм сплайсингу. До того ж, «впливи певної послідовності чи чинника можуть змінюватися залежно від її розташування щодо меж інтрона-екзону чи інших регуляторних мотивів», - пояснюють Техедор та Валькарсел. «Тому найскладнішим завданням у передбаченні тканеспецифічного сплайсингу є обчислення алгебри незліченної кількості мотивів та взаємовідносин між регуляторними факторами, які їх розпізнають».

Для вирішення цієї проблеми група дослідників ввела в комп'ютер величезну кількість даних про послідовності РНК та умови, у яких вони утворилися. «Потім комп'ютеру було дано завдання – визначити комбінацію властивостей, які найкраще могли б пояснити експериментально встановлений тканеспецифічний відбір екзонів». Інакше кажучи, дослідники провели зворотну розробку коду. Подібно до дешифрувальників часів Другої Світової Війни, як тільки вчені дізнаються алгоритм, вони можуть робити передбачення: «Він правильно і з точністю встановив альтернативні екзони і передбачив їхнє диференціальне регулювання між парами типів тканин». І так само, як будь-яка хороша наукова теорія, відкриття дало нове розуміння: Це дозволило нам по-новому пояснити раніше встановлені регуляторні мотиви і вказало на раніше невідомі властивості відомих регуляторів, а також несподівані функціональні зв'язки між ними., – зазначили дослідники. "Наприклад, код передбачає, що включення екзонів, що веде до процесованих білків, є загальним механізмом управління процесом експресії генів під час переходу з ембріональної тканини в тканину дорослого організму".

Техедор і Валькарсел вважають публікацію їхньої статті важливим першим кроком: «Роботу... краще розглядати як відкриття першого фрагмента набагато більшого Розетського каменю, необхідного для розшифрування альтернативних повідомлень нашого геному». За словами цих вчених, майбутні дослідження, безсумнівно, покращать їхні знання про цей новий код. На закінчення своєї статті вони побіжно згадують еволюцію, і роблять це дуже незвичайним чином. Вони кажуть: Це не означає, що еволюція створила ці коди. Це означає, що прогрес вимагатиме розуміння того, як коди взаємодіють. Іншою несподіванкою стало те, що ступінь збереження, що спостерігається на сьогодні, порушує питання про можливе існування «відоспецифічних кодів»..

Код, ймовірно, працює в кожній окремій клітині і, тому, можливо, повинен відповідати більш ніж за 200 типів клітин ссавців. Також він повинен справлятися з величезною різноманітністю схем альтернативного сплайсингу, не кажучи вже про прості рішення про включення або пропуск окремого екзону. Обмежене еволюційне збереження регулювання альтернативного сплайсингу (що за підрахунками становить близько 20% між людьми та мишами) порушує питання про існування видоспецифічних кодів. Більш того, зв'язок між процесингом ДНК та транскрипцією генів впливає на альтернативний сплайсинг, і останні дані вказують на упаковку ДНК гістоновими білками та ковалентними модифікаціями гістонів (так званий епігенетичний код) у регуляції сплайсингу. Тому майбутні методи мають встановити точну взаємодію між гістоновим кодом і кодом сплайсингу. Те саме стосується ще мало зрозумілого впливу складних структур РНК на альтернативний сплайсинг.

Коди, коди та знову коди. Те, що вчені практично нічого не говорять про дарвінізм у цих статтях, вказує на те, що еволюційним теоретикам – прихильникам старих ідей і традицій, доведеться багато над чим поміркувати після того, як вони прочитають ці статті. А ось ті, хто із захопленням ставиться до біології кодів, виявляться на передовій. Вони мають чудову можливість скористатися захоплюючим веб-додатком, який дешифрувальники створили для того, щоб стимулювати проведення подальшого дослідження. Його можна знайти на сайті університету Торонто під назвою "Веб-сайт прогнозування альтернативного сплайсингу". Відвідувачі даремно шукатимуть тут згадки про еволюцію, і це незважаючи на стару аксіому, що нічого в біології немає без неї сенсу. Нова версія цього виразу 2010 може звучати так: «Ніщо в біології не має сенсу, якщо не розглядається у світлі інформатики» .

Посилання та примітки

Ми раді, що змогли розповісти вам про цю історію у день її публікації. Можливо, це одна з найважливіших наукових статей року. (Звичайно ж, значущим є кожне велике відкриття, зроблене іншими групами вчених, як відкриття Вотсона і Крику.) Єдине, що ми можемо сказати це: «Оце так!» Це відкриття - чудове підтвердження створення за задумом і величезний виклик дарвінівської імперії. Цікаво, як еволюціоністи спробують виправити свою спрощену історію випадкових мутацій та природного відбору, яка була придумана ще у 19 столітті, у світлі цих нових даних.

Ви зрозуміли, про що говорять Техедор та Валькарсел? Види можуть мати власний код, властивий лише цим видам. «Тому майбутні методи мають встановити точну взаємодію між гістоновим [епігенетичним] кодом і кодом сплайсингу», - зазначають вони. У перекладі це означає: «Дарвіністи тут не до чого. Вони просто не здатні впоратися з цим». Якщо простий генетичний код Вотсона-Кріка був проблемою для дарвіністів, те, що вони скажуть тепер про код сплайсингу, який з тих самих генів створює тисячі транскриптів? А як вони впораються з епігенетичним кодом, який керує експресією генів? І хто знає, може в цій неймовірній «взаємодії», про яку ми тільки починаємо дізнаватися, задіяні й інші коди, що нагадують Розетський камінь, який тільки-но починає показуватися з піску?

Тепер, коли ми розмірковуємо про коди та інформатику, ми починаємо думати про різні парадигми нового дослідження. Що, якщо геном частково діє як мережа зберігання даних? Що якщо у ньому має місце криптографія чи відбуваються алгоритми стискування? Нам слід згадати про сучасні інформаційні системи та технології зберігання інформації. Можливо, ми навіть виявимо елементи стеганографії. Безперечно, існують додаткові механізми стійкості, такі як дублювання та виправлення, які, можливо, допоможуть пояснити існування псевдогенів. Копіювання всього геному можуть бути реакціями на стрес. Деякі з цих явищ можуть бути корисними показниками історичних подій, які не мають нічого спільного з універсальним спільним предком, але допомагають досліджувати порівняльну геноміку в рамках інформатики та дизайну стійкості, а також допомагають зрозуміти причину захворювання.

Еволюціоністи опиняються у сильній скруті. Дослідники спробували видозмінити код, а отримали лише рак та мутації. Як вони збираються пройти полем пристосованості, якщо воно все заміновано катастрофами, які чекають свого часу, як тільки хтось починає втручатися в ці нерозривно пов'язані коди? Ми знаємо, що існує якась вбудована стійкість і переносимість, але вся картина є неймовірно складною, розробленою, оптимізованою інформаційною системою, а не безладним з'єднанням частин, якими можна нескінченно грати. Вся ідея коду концепція розумного задуму.

A. E. Уайлдер-Сміт надавав цьому особливого значення. Код передбачає угоду між двома частинами. Угода - це завчасна згода. Воно має на увазі планування та мету. Символ SOS, як сказав би Уайлдер-Сміт, ми використовуємо за згодою як сигнал лиха. SOS не виглядає як лихо. Воно не пахне як лихо. Воно не відчувається як лихо. Люди не розуміли б, що ці літери позначають лихо, якби вони не розуміли суть самої угоди. Подібним чином кодон аланіну, ГЦЦ, не виглядає, не пахне і не відчувається як аланін. Кодон не мав би жодного відношення до аланіну, якби між двома кодуючими системами (кодом білка та кодом ДНК) не було заздалегідь встановленої угоди про те, що «ГЦЦ має означати аланін». Для передачі цієї угоди використовують сімейство перетворювачів, аміноацил-тРНК-синтетаз, які переводять один код в інший.

Це мало зміцнити теорію задуму у 1950-х роках і багато креаціоністів ефективно її проповідували. Але еволюціоністи схожі на промовистих торговців. Вони вигадали свої казки про фею Дінь-Дінь, яка розбирає код і створює нові види шляхом мутації та відбору, і переконали багатьох людей у ​​тому, що дива можуть відбуватися і сьогодні. Ну, добре, сьогодні за вікном 21-е століття і нам відомий епігенетичний код і код сплайсингу – два коди, які набагато складніші та динамічніші, ніж простий код ДНК. Ми знаємо про коди всередині кодів, коди над кодами і під кодами – нам відома ціла ієрархія кодів. Цього разу еволюціоністи не можуть просто вставити палець у пістолет і з блефом переконувати нас своїми красивими промовами, коли по обидва боки розставлені гармати – цілий арсенал, спрямований на головні елементи конструкції. Все це гра. Навколо них виросла ціла ера інформатики, вони давно вийшли з моди і схожі на Греків, які намагаються із списами лізти на сучасні танки та гелікоптери.

Сумно визнавати, але еволюціоністи не розуміють цього, або навіть якщо розуміють, то не збираються здаватися. Між іншим, цього тижня, якраз коли була опублікована стаття про Код сплайсингу, зі сторінок продарвінівських журналів і газет посипалася найбільш зла і ненависна останнім часом риторика, спрямована проти креаціонізму та розумного задуму. Нам належить почути ще про багато подібних прикладів. І поки вони тримають у своїх руках мікрофони та контролюють інститути, багато людей будуть траплятися на їхню вудку, думаючи, що наука продовжує давати їм достатню основу. Ми розповідаємо вам все це для того, щоб ви читали цей матеріал, вивчали його, розуміли і запаслися інформацією, яка вам необхідна для того, щоб вразити істиною цей фанатичний, що вводить в оману нісенітницю. А тепер уперед!

07.04.2015 13.10.2015

В епоху нано-технологій та новацій у всіх сферах життя людини необхідно знати багато чого для самовпевненості та спілкування з людьми. Технології двадцять першого століття зробили крок далеко, наприклад, у сфері медицини і генетики. У цій статті спробуємо докладно описати найголовніший крок людства у дослідженнях ДНК.

Опис коду ДНК

Що ж таке цей код? Код вироджений генетичними властивостями та займаються його дослідженням вчені генетики. Цим кодом наділені всі живі істоти нашої планети. Науково визначається як метод білкової послідовності амінокислот за допомогою ланцюжка нуклеотидів.
Так званий алфавіт складається з чотирьох основ, що позначаються А, Г, Т, Ц:
А – аденін,
Г – гуанін,
Т - тімін,
Ц – цитозин.
Ланцюг коду являє собою спіраль послідовно складених вище описаних основ, виходить, що кожній сходинці спіралі відповідає певна літера.
Вироджений код ДНК білками, які беруть участь у складанні та складаються з ланцюжків. У яких беруть участь двадцять видів амінокислот. Амінокислоти розкривного коду мають назву канонічні, вибудовуються певним чином у кожній істоті та утворюють білкові ланки.

Історія виявлення

Вивчення білків і кислот людство займається з давніх-давен, але перші гіпотези і постанова теорії про спадковість виникли тільки в середині ХХ століття. На цей час вчені зібрали достатню кількість знань цього питання.
У 1953 році дослідження показали, що білок окремого організму має унікальний ланцюжок з амінокислот. Далі було виведено, що цей ланцюжок не має жодного обмеження в поліпептиді.

Порівнювалися записи різних світових учених, які були різними. Тому сформувалося певне поняття: кожному гену відповідає певний поліпептид. В цей же час виникає назва ДНК, яка безперечно доведена, що не білок.
Дослідники Крик і Вотсон вперше говорили про матричну схему шифру, що пояснює, в 1953 році. У останній роботі великих вчених було доведено факт, що шифр є носієм інформації.

Згодом залишалося розібратися лише у питанні визначення та формування ланцюжків амінокислот білка, основи та властивості.

Першим ученим, який побудував гіпотезу генетичного кодування, був фізик Гамов, який також запропонував певний спосіб перевірки матриці.
Генетики припустили встановити відповідність між двома бічними перекладинами ланцюга амінокислот і ромбовидними сходинками, що утворюються. Ромбоподібні ступені ланцюга утворюються за допомогою чотирьох нуклеотидів генетичного коду. Ця відповідність була названа бубновою.
Гамов надалі своєму дослідженні пропонує теорію триплетного коду. Це стає першочерговим у питанні про природу генетичного коду. Хоча теорія фізика Гамова має недоліки, одним із яких є кодування структури білків через генетичний код.
Відповідно Георгій Гамов став першим вченим, який розглянув питання про гени як кодування чотиризначної системи у перекладі її в двадцятизначний основний факт.

Принцип дії

Один білок складається з кількох низок амінокислот. Логічність сполучних ланцюжків визначає будову та характеристики білка організму, що відповідно сприяє виявленню інформації про біологічні параметри живої істоти.

Інформація з живих клітин видобувається двома матричними процесами:
Транскрипцією, тобто синтезованим процесом злиття матриць РНК та ДНК.
Трансляцією, тобто синтезування ланцюжка поліпептидів на матриці РНК.
У процесі трансляції генетичний код перенаправлений у логічний ланцюжок амінокислот.

Для виявлення та реалізації інформації генів необхідно не менше трьох ланцюжкових нуклеотидів, при розгляді двадцяти послідовно послідовних амінокислот. Такий набір із трьох нуклеотидів позначається як триплет.
Генетичні коди розподілені між двома категоріями:
Перекриваючі – код мінорний, трикутний та послідовний.
Неперекриваються – комбінаційний код і «без ком».
Дослідження доводили, що порядок амінокислот хаотичний і відповідно індивідуально, на основі цього вчені віддають перевагу кодам, що не перекриваються. Згодом теорія «без ком» була спростована.
Для чого необхідно знати код ДНК
Знання про генетичний код живого організму дозволяють визначити інформацію молекул у спадковому та еволюційному сенсі. Необхідний запис спадковості, виявляє дослідження щодо формування системних знань у світі генетики.
Універсальність генетичного коду вважається унікальною властивістю живого організму. На основі даних можна отримати відповіді на більшість питань медичного та генетичного характеру.

Використання знань у медицині та генетиці

Досягнення в молекулярної біології двадцятого століття дозволило широко зробити крок у дослідженнях хвороб і вірусів, що мають різні підстави. Інформація про генетичний код повсюдно використовується в медицині та генетики.
Виявлення природи певного захворювання чи вірусу накладається вивчення генетичного розвитку. Знання та формування теорій і практик здатні вилікувати важко-виліковні або невиліковні захворювання сучасного світу та майбутнього.

Перспективи розвитку

Оскільки науково доведено, що в генетичному коді закладено інформацію не лише про спадковість, а й про тривалість життя організму, розвиток генетики задається питанням про безсмертя та довголіття. Ця перспектива підтримується низкою гіпотез наземного безсмертя, клітин ракових захворювань, стовбурових клітин людини.

Науковий співробітник технічного інституту П. Гаряєв у 1985 році виявив у разі спектрального аналізу порожнє місце, назване згодом фантом. Фантоми визначають померлі генетичні молекули.
Що означило надалі теорію про зміну живого організму з часом, що передбачає, що людина здатна жити понад чотириста років.
Феноменом є те, що клітини ДНК здатні видавати звукові коливання сто герц. Тобто, ДНК може говорити.

- єдина система запису спадкової інформації у молекулах нуклеїнових кислот як послідовності нуклеотидів. Генетичний код заснований на використанні алфавіту, що складається всього з чотирьох букв-нуклеотидів, що відрізняються азотистими основами: А, Т, Г, Ц.

Основні властивості генетичного коду такі:

1. Генетичний код триплетен. Триплет (кодон) – послідовність трьох нуклеотидів, що кодує одну амінокислоту. Оскільки до складу білків входить 20 амінокислот, то очевидно, що кожна з них не може кодуватися одним нуклеотидом (оскільки в ДНК всього чотири типи нуклеотидів, то в цьому випадку 16 амінокислот залишаються незакодованими). Двох нуклеотидів для кодування амінокислот також не вистачає, оскільки в цьому випадку може бути закодовано лише 16 амінокислот. Отже, найменше число нуклеотидів, що кодують одну амінокислоту, виявляється рівним трьом. (У цьому випадку кількість можливих триплетів нуклеотидів становить 43 = 64).

2. Надмірність (виродженість) коду є наслідком його триплетності і означає те, що одна амінокислота може кодуватися кількома триплетами (оскільки амінокислот 20 а триплетів - 64). Виняток становлять метіонін та триптофан, які кодуються лише одним триплетом. Крім того, деякі триплет виконують специфічні функції. Так, у молекулі іРНК три з них УАА, УАГ, УГА - є термінуючими кодонами, тобто стоп-сигналами, що припиняють синтез поліпептидного ланцюга. Триплет, що відповідає метіоніну (АУГ), що стоїть на початку ланцюга ДНК, не кодує амінокислоту, а виконує функцію ініціювання (збудження) зчитування.

3. Одночасно з надмірністю коду властива властивість однозначності, яка означає, що кожному кодону відповідає лише одна певна амінокислота.

4. Код коллінеарен, тобто. послідовність нуклеотидів у гені точно відповідає послідовності амінокислот у білку.

5. Генетичний код неперекривається і компактний, тобто не містить «розділових знаків». Це означає, що процес зчитування не допускає можливості перекривання колонів (триплетів), і, розпочавшись на певному кодоні, зчитування триває безперервно триплет за триплетом аж до стоп-сигналів (термінуючих кодонів). Наприклад, в іРНК наступна послідовність азотистих основ АУГГУГЦУУААУГУГ зчитуватиметься тільки такими триплетами: АУГ, ГУГ, ЦУУ, ААУ, ГУГ, а не АУГ, УГГ, ГГУ, ГУГ тощо. або АУГ, ГГУ, УГЦ, ЦУУ. д. або ще якимось чином (припустимо, кодон АУГ, розділовий знак Г, кодон УГЦ, розділовий знак У і Т. п.).

6. Генетичний код універсальний, т. е. ядерні гени всіх організмів однаково кодують інформацію про білки незалежно від рівня організації та систематичного становища цих організмів.