Вот ключевые части из моей 3-й монографии 2009г. Лингвистико-волновой геном. Теория и практика.
Здесь и мнение акад. РАН Л.Овчинникова о роли контекстных ориентаций рибосом на мРНК:
Омоним утрачивает неоднозначность только в контексте, т.е. роль части становится ясной, когда ее рассматривают в составе целого. В этом смысле понятие контекста (целостного текста) иРНК — отнюдь не метафорично. Как-то исподволь, задним числом молекулярные биологи и генетики признают это, используя идею «второго генетического кода» [Овчинников Л.П.,
bio.fizteh.ru/student/files/biology/bioarticles/f_4ai2].
Цитируем Л.П.Овчинникова, одного из видных молекулярных биологов: «Волновой геном. Теория и практика.
31
Инициирующий кодон узнается только в определенном контексте. Если мы зададим вопрос, можно ли, имея перед собой последовательность нуклеотидов какой-либо иРНК, таблицу генетического кода и зная, что трансляция иРНК идет в направлении от 5’- к 3’-концу, а белковая цепочка растет от N-конца к C-концу, написать последовательность аминокислот белка, закодированного в этой иРНК, то будем вынуждены ответить на поставленный вопрос отрицательно. … Нельзя определить, с какого места иРНК мы должны начать переводить последовательность нуклеотидов в последовательность аминокислот. Уже очень давно стало ясно, что начало трансляции иРНК не совпадает с началом самой иРНК. Свидетельством этому служат полицистронные иРНК бактерий, в которых инициация белкового синтеза происходит на каждом цистроне, а также присутствие в иРНК про- и эукариот 5’-концевых нетранслируемых последовательностей. Вместе с тем установлено, что биосинтез белка как у прокариот, так и у эукариот, всегда начинается с одной и той же аминокислоты — метионина. Можно было бы предположить, что трансляция информации, закодированной в иРНК, начинается с первого от 5’-конца метионинового кодона, которым является триплет AUG. Для многих моноцистронных эукариотических иРНК это действительно так, хотя бывают и исключения. Однако это совсем не так для полицистронных иРНК бактерий, где инициация часто происходит на триплетах AUG, отстоящих очень далеко от начала иРНК. Этим триплетам может предшествовать большое количество других AUG, на которых инициации не происходит. Более того, оказалось, что первый метионин в белке в некоторых случаях включается не на метиониновом кодоне AUG, а на кодоне GUG, который соответствует в таблице генетического кода аминокислоте валину. Иногда инициация с метионина может происходить и на других кодонах: AUA и AUU (кодонах изолейцина), UUG и, возможно, CUG (кодонах лейцина).
Стало очевидным, что для узнавания кодона в качестве инициирующего важен не только сам и, может быть, не столько сам кодон, но какой-то контекст, делающий его инициирующим. У эукариот инициация происходит… чаще всего с первого AUG, однако только в том случае, если этот AUG находится в оптимальном контексте: за два нуклеотида до него обязательно должен находиться пурин (A или G), а непосредственно за ним должен следовать G. Если первый AUG в эукариотической иРНК находится не в оптимальном контексте, он пропускается и инициация начинается со следующего AUG. Для такой инициации очень важно также наличие кэп-структуры на 5’-конце иРНК и, как ни странно, поли(А) последовательности на противоположном конце молекулы. Кэп-структура и поли(А) последовательность узнаются специфическими белками, которые также необходимы для инициации. При таком способе инициации трансляции у эукариот последовательность иРНК как бы просматривается (сканируется) с начала иРНК (от ее кэп-структуры) для поиска кодона AUG в оптимальном контексте. Такая инициация получила название «кэп-зависимая»
П.П.Гаряев
32
инициация по сканирующему механизму. Сравнительно недавно было показа-
но, что аминокислота селеноцистеин (очень редкая, но функционально очень
важная аминокислота) непосредственно включается в белок. Возникает зако-
номерный вопрос, как же закодирована эта аминокислота. Ведь значение всех
64 возможных кодонов уже четко определено, и все они используются в коди-
ровании двадцати стандартных аминокислот и сигналов терминации. Исследо-
вания показали, что селеноцистеин кодируется UGA (терминирующим кодоном
в таблице генетического кода), если за ним находится особая стимулирующая
последовательность. Эта последовательность может отстоять от UGA на очень
большом расстоянии — иногда она может быть на расстоянии 200 нуклеотидов
и находиться в 3’-нетранслируемой области иРНК».
Как видим из этой длинной, но чрезвычайно важной цитаты, классическая
молекулярная биология, а вслед за ней генетика, вынуждены занять идею кон-
текста у лингвистики (но только в метафорическом смысле). И второе, не ме-
нее важное, положение также вводится – это фактор дальнего влияния опре-
деленных иРНК-блоков (кэп, поли(А), стимулирующие последовательности) на
далеко удаленное в иРНК место включение рибосомой первой определенной
аминокислоты в синтезирующуюся белковую цепь. Понадобилась и дополни-
тельная идея «просмотра-сканирования» всей иРНК, т.е. контекста иРНК. Все
эти объясняющие факторы в общем виде предсказаны нами ранее. В том числе
и механизм сканирования полинуклеотидов за счет солитонных возбуждений
РНК и ДНК (Гаряев, 1997). Заметим также и другой важный момент – перекоди-
ровки кодонов в зависимости от контекстов, что также никак не укладывается
в прокрустово ложе канонической триплетной модели.
Процитируем и дальше Л.П.Овчинникова. «Некоторые иРНК содержат сиг-
налы на изменение рамки считывания. Некоторые иРНК содержат в трансли-
руемой области терминирующие кодоны, но эти кодоны успешно обходятся за
счет изменения рамки считывания перед ними или непосредственно на них.
Рамка может сдвигаться на -1, +1 и + 2. Существуют специальные сигналы в
иРНК, изменяющие рамку считывания. Так, сдвиг рамки трансляции на -1 на
РНК ретровируса происходит на специфической гептануклеотидной после-
довательности перед шпилечной структурой в иРНК. Для сдвига рамки на +1
на иРНК бактериального фактора терминацинации RF-2 важны нуклеотидная
последовательность на месте сдвига (кодон UGA), последующий кодон, а так-
же предшествующая им последовательность, комплементарная к 3’-концевой
последовательности рибосомной РНК (аналог последовательности Шайна-
Дальгарно)».
Ясно, что такие сдвиги рамок считывания иРНК чистой физико-химией не
объяснить, равно как и контекстные дальние влияния и «переосмысления» ко-
донов. Это уже иные знаковые измерения генома, переход на его логические
операции как квантового компьютера [Gariaev, Birshtein et al., 2001].
Волновой геном. Теория и практика.
33
«Считывание иРНК в пределах одного цистрона не всегда является не-
прерывным. Первоначально считалось, что последовательность нуклеотидов
в иРНК всегда читается непрерывно от инициирующего до терминирующего
кодона. Однако оказалось, что при трансляции иРНК гена 60 фага Т4 после-
довательность значительной длины может пропускаться. При этом рибосома
совершает как бы прыжок по иРНК с одного глицинового кодона GGA, находя-
щегося перед терминирующим кодоном UAG, на другой глициновый кодон GGA,
который отстоит от первого на 50 нуклеотидов. Механизм этого явления пока
не очень ясен».
Вот еще один из многочисленных примеров геномной работы, не укладыва-
ющийся в каноны и догмы. Действительно, такие «как бы прыжки» рибосомы
должны быть результатом реального прочтения и понимания смысла иРНК. И
здесь уже нет места аллегории или метафоре. Все эти отклонения от канонов
триплетной модели и называют сейчас «вторым генетическим кодом». Что это
за код? Какие механизмы лежат в его основе? Надо полагать, что ключевой из
них – лингвистические потенции молекул ДНК и РНК, которые являются, по
сути, реальными ментальными конструкциями. Только в этом, не метафориче-
ском варианте, мы можем понять истинный смысл перечисленных примеров
отступления от якобы «общих» правил трансляции генетической информации
с текстов иРНК. Подведем промежуточный итог фундаментальных явлений, ко-
торые официальная наука вынуждена констатировать, причем без объяснений
(их у нее нет):
а) дистантность контекстного влияния удаленных иРНК последова-
тельностей на точное осмысление кодона, читаемого рибосомой, и на его
перекодировки,
б) нелокальное сканирование больших протяженностей иРНК,
в) смысловые сдвиги рамок считывания иРНК,
г) дальние «прыжки» рибосом по иРНК,
д) перекодировки кодонов.
Попытаемся понять, что происходит в контекстных ситуациях, включая омо-
нимические с кодирующими дублетами (правило Лагерквиста «два из трех»).
Принявши тезис о квазиразумности генома, мы обязаны трактовать генетиче-
ские омонимии точно также, как это делается в лингвистике. А именно: инфор-
мационная нагрузка омонима открывается только при прочтении и понимании
текста как целого (или достаточно большой части его), т.е. контекста, незави-
симо от того, человеческий это текст или генетический. Мы не можем понять, к
примеру, смысл омонима «лук» и омонима «коса» вне целой фразы или пред-
ложения. Аналогично рибосомная трансляционная квази разумная система
должна прочитать и понять весь текст иРНК или большую его часть, чтобы на
этом основании принять точное решение о выборе одного из двух омонимиче-
П.П.Гаряев
34
ских (одинаковых) дублетов кодонов, кодирующих разные аминокислоты и/
или стоп-сигналы. Или принять решение о «прыжке» рибосомы на определен-
ное расстояние вдоль цепи иРНК. То же относится к ситуациям перекодировок
кодонов, но здесь, вероятно, понятие контекста имеет более широкий ареал,
уходящий за рамки лингвистики. Например, в случае аминокислотного голо-
дания или при тепловом шоке. В этом случае биосистемой как «контекстные»
учитываются критические ситуации эколого-биохимического характера, тре-
бующие сиюминутных или длительно эволюционных адаптаций с последующей
закачкой новых аминокислот и синтеза новых пробных белков. Вообще, отно-
шение к синтезу белков должно существенно измениться. Этот процесс нельзя
более воспринимать как чисто физико-химические акты взаимодействий ДНК,
РНК, ферментов, белков рибосом, аминокислот и других метаболитов. Здесь
мы имеем один из бесчисленных примеров разномасштабной разумности, как
всего организма, так и тканей, клеток и генома в целом.
Исторически сложилось, что лингвистическая терминология по отноше-
нию к белковому коду используется давно и повсеместно. А именно с момен-
та, когда в начале 60-х годов прошлого века Ф.Крик и М.Ниренберг молекулу
ДНК стали называть текстом. Это было гениальное предвосхищение, но Ф.Крик
и большинство, использующих такой прием и поныне, понимают текстовость
ДНК, РНК и белков как метафору, беря взаймы у лингвистики ее ментальное
начало. Пусть «классические генетики» допустят на минуту, что эти термины по
отношению к хромосомному аппарату — не метафоры. Тогда логично принять
сильное положение, что белоксинтезирующая система и геном в целом обла-
дают малой частью сознания и мышления или их аналогом форме биокомпью-
тинга [Гаряев и др., 1997; Gariaev, Birshtein et al., 2001]. Природа объединяет
разумным началом реальные физико-химические и квантовые акты в архис-
ложной метаболической сети белкового синтеза.
