Юбилей «догмы»

В сентябре 1957 года Френсис Крик впервые обнародовал гипотезу, касающуюся того, как происходит реализация наследственной информации, закодированной в ДНК. Вкратце ее можно сформулировать так: поток информации осуществляется от ДНК к белкам (посредством РНК) и никогда — в обратную сторону. Сам Крик — будущий лауреат Нобелевской премии, получившей ее за открытие структуры ДНК — назвал эту гипотезу «центральной догмой молекулярной биологии». Как позже выяснилось, он плохо знал значение слова «догма» и употребил его случайно — почти никаких экспериментальных доказательств в пользу своих рассуждений ученый на тот момент привести не мог. Однако время показало, что Крик был прав в своей категоричности.

Сейчас это утверждение кажется тривиальным: уже в школе на уроках биологии проходят, что наследственная информация закодирована в ДНК, передается от клетки к клетке путем репликации ДНК и реализуется через матричную РНК в белки посредством расшифровки генетического кода.

Белки выполняют почти все основные функции в живой клетке. Эти сложные молекулы синтезируются на рибосомах, которые используют в качестве инструкции последовательность матричной РНК, а в качестве строительных блоков — аминокислоты.

Правильную расшифровку последовательности матричной РНК обеспечивают специальные адапторные молекулы РНК — транспортные РНК. На одном конце эти молекулы содержат триплет нуклеотидов, называемый антикодоном, — он комплементарен триплетному кодону в составе РНК (и ДНК), а на другом конце — определенную аминокислоту. Правило, определяющее каким кодонам соответствует какая аминокислота, называется генетическим кодом.

Эти принципы универсальны практически для всех живых организмов на Земле (некоторое исключение могут составлять РНК-вирусы, у которых наследственная информация закодирована в РНК, однако принципы синтеза белка и генетический код работают и для них).

Всего этого не было известно на тот момент, когда Крик читал свою лекцию на симпозиуме Общества экспериментальной биологии (Society for Experimental Biology) в лондонском Королевском колледже в 1957 году. Четырьмя годами ранее Френсис Крик с Джеймсом Уотсоном и коллегами расшифровали структуру ДНК, однако никто толком не знал, зачем ДНК нужна и что она делает. Только в 40-х годах появилось подтверждение тому, что ДНК играет роль носителя информации в клетке.

Как реализуется наследственная информация, как работают гены, как происходит синтез белка — на эти вопросы ученые интенсивно искали ответы в  50-х — 60-х годах XX века. Можно сказать, что Крик заранее нашел эти ответы, базируясь на теоретических рассуждениях и имея на руках очень мало экспериментальных данных.

В своей лекции, которая была опубликована уже в 1958 году под названием «О синтезе белка» («On protein synthesis»), Крик по сути сформулировал все основные принципы молекулярной биологии, сформулированные выше. Он утверждал, что ДНК служит матрицей для промежуточной молекулы РНК — существование подобного «интермедиата» было доказано только в начале 60-х. Промежуточная РНК, в свою очередь, служит инструкцией для синтеза белков на рибосомах — микросомных тельцах, как их тогда называли. Также Крик предсказал существование адаптерной молекулы — тРНК, которая была открыта «в пробирке» только годом позже. Он коснулся и принципов работы генетического кода, которые тогда не были известны.

Сама «центральная догма» представлена на фотографии черновика Крика, который не был опубликован. Она гласит, что поток информации может осуществляться следующим образом: от ДНК к ДНК, от ДНК к РНК, от РНК к белкам и от РНК к РНК. Крик допускал также переход от РНК к ДНК, но «запрещал» передачу информации в клетке от белка к нуклеиновым кислотам.
Как показали последующие эксперименты, он был прав: в настоящее время нам известны и процессы репликации РНК, и обратная транскрипция — синтез ДНК на матрице РНК, но синтез ДНК на белковой матрице никто до сих пор не показал, так что «догма» остается догмой.

Дарья Спасская