Ранее, мы выдвинули лингвистико-вероятностную модель языка генетического кода , основываясь на модели естественных и искусственных языков [В.В.Налимов, 1979, Вероятностная модель языка]. Цитирую фрагмент из нашей ранней работы
www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/1008.html:
«Можно постулировать качественную, упрощенную, первичную версию вещественно-волнового контроля за порядком выстраивания аминокислот, задаваемым ассоциатами аминоацилированных tРНК как предшественниками белков. Приняв такую версию, легче понять работу белкового кода как одной из множества иерархических программ вещественно-волновой организации биосистемы. В этом смысле такой код - первый этап хромосомных планов построения биосистемы, поскольку язык генома многомерен, плюралистичен и не исчерпывается задачей синтеза протеинов. Основные положения предлагаемой ориентировочной модели вещественно-волновых знаковых процессов при биосинтезе белков сводятся к следующему:
1. Многокомпонентный рибонуклеопротеидный белоксинтезирующий аппарат является системой генерации высокоорганизованных знаковых излучений акустико-электромагнитных полей, стратегически регулирующих его самоорганизацию и порядок включения аминокислот в полипептидную цепь.
2. Аминоацилированные tРНК ассоциируют в последовательности - предшественники синтезируемых белков до контакта с А-P участком рибосомы. При этом континуум антикодонов пулов tРНК комплементарен всей mРНК, за исключением дислокаций, определяемых наличием не канонических нуклеотидных пар.
3. Порядок чередования аминоацилированных tРНК в ассоциатах-предшественниках белков определяется знаковыми коллективными резонансами всех участников синтеза аминокислотных последовательностей. Ключевые волновые матрицы здесь пре-mРНК и mРНК, работающие как целостный континуум (макроконтекст) разномасштабных по длине гетерополикодонов, включая интронную фракцию пре-mРНК. Главная функция волновых матриц - ассоциативно-контекстная ориентация последовательности аминоацилированных tРНК, ориентация, в большей степени чем "вобл-гипотеза" Ф.Крика, игнорирующая правила канонических спариваний нуклеотидов в одномерном пространстве mРНК-tРНК. На рибосоме, в дополнение и/или наряду с резонансными регуляциями взаимного расположения кодон-антикодоновых континуумов функционируют лазероподобные излучения участников данного процесса, корригирующие порядок включения аминокислотных остатков в пептид. Рибосома энзиматически ковалентно фиксирует “де-юрэ” пептидные связи аминокислотных последовательностей, намеченные “де-факто” в полиаминокислотном-поли-tРНК-ассоциате, как предшественнике белка.
4. Резонансно-волновая “цензура” порядка включения аминокислот в пептидную цепь устраняет потенциальный семантический произвол создания ошибочных белковых “предложений”, следующий из омонимии семейств кодонов, и обеспечивает их правильное “аминокислотное осмысление” за счет контекстного снятия омонимии неоднозначных одинаковых дублетов в кодонах. Тот же механизм работает при неоднозначностях более высокого порядка, когда число кодонов (n+1).
5. Вырожденность генетического кода необходима для пре-mРНК-mРНК-зависимого контекстно-ориентированного точного подбора аминоацилированных tРНК, определяемого характером волновых ассоциативных резонансных взаимодействий в белок-синтезирующем аппарате.
6. Один из механизмов процесса создания безошибочных последовательностей аминоацилированных tРНК на волновых матрицах пре-mРНК-mРНК можно рассматривать как частный случай частично комплементарной реассоциации однотяжных ДНК-ДНК и РНК-ДНК или, в более общем случае, как акт самосборки, известный для рибосом, хромосом, мембран и других молекулярно-надмолекулярных клеточных структур.
7. Рибосома способна работать в направлении синтеза РНК на матрице белков.
Таким образом, роль mРНК знаково многовекторна и дуалистична. Эта молекула, как и ДНК, в эволюции знаменует собой узловое событие - взаимодополняющее синергичное единство вещественной и волновой геноинформации. Неоднозначность вещественного кодирования снимается прецезионностью волнового, которое реализуется, вероятно, по механизмам коллективных резонансов и лазерно-голографических (ассоциативных, контекстно-фоновых) эффектов в клеточно-тканевом континууме. Скачок к более развитому волновому регулированию трансляции РНК® Белок сопровождается частичным или полным отказом от правила канонического спаривания аденина с урацилом (тимином) и гуанина с цитозином, свойственного эволюционно ранним и более простым этапам репликации ДНК и транскрипции РНК. Такой отказ информационно необходим, неизбежен и энергетически предпочтителен на уровне высших биосистем. Еще раз подчеркнем, что контекстные ассоциативно-голографические механизмы работы белок-синтезирующей системы организмов теснейшим образом связаны с так называемым “фоновым принципом” [44], а также, вероятно, с многовекторной и многосмысловой логикой управления сложными системами (кенограмматика Герхарда Томаса) [26]. С этой позиции макроконтексты пре-информационных и контексты информационных РНК можно рассматривать как фон, который в данной ситуации и в данной трактовке является "шумовым источником информации". Это обеспечивает резкое усиление сигнала, по которому происходит точный выбор (волновое распознавание) одной из двух омонимичных аминоацилированных tРНК, одна и только одна из которых должна войти в точные белковые “фразу” или “слово”. Этот выбор возможен после выделения когерентной составляющей в форме повторов одних и тех же "осмыслений" (распознаваний) рибосомой одного из двух одинаковых дублетов в кодонах. Ситуацию можно пояснить на простом примере. Скажем, в предложении надо выбрать одно из двух слов (аналогов кодонов с дублетами-омонимами). Эти слова - “суд” и “сук”. Ясно, что выбор зависит от целого предложения, от контекста, который выступает как фон, позволяющий выделить сигнал - нужное слово. Если предложение звучит “я увидел толстый сук на дереве”, то замена здесь слова “сук” на “суд” будет равносильна введению шума и потере сигнала. Вероятно, аналогична роль пре-информационных РНК и интронов - это различные уровни контекстов, которые должны быть каким-то образом “прочитаны” и “осмыслены” живой клеткой и ее рибосомным аппаратом для принятия точного решения по выбору антикодона tРНК в ситуации омонимии.
Аппаратом континуального (нелокального) “чтения” контекстных РНК-последовательностей как целого может выступать многоликое семейство солитонов - оптических, акустических, конформационных, вращательно-колебательных и иных, возбуждаемых в полинуклеотиде. Функции таких солитонов могут выступать как способы накопления семантической информации о РНК-контекстах и следующей за этим смысловых регуляций кодон-антикодоновых знаковых взаимоотношений. Смысловые оценки при этом проводятся геномами-биокомпьютерами клеток. В качестве одного из способов континуального прочтения полинуклеотидов можно представить именно солитонный, сканирующий последовательность РНК. Например солитоны бегущих крутильных колебаний нуклеотидов на сахаро-фосфатной оси, физико-математически рассмотренный нами для однотяжных РНК-подобных участков ДНК [30, 36]. Такие солитоны реагируют на изменения последовательностей нуклеотидов модуляциями своей динамики, которая приобретает черты знаковости и может, вероятно, передаваться дистантно, то есть на расстояния, существенно превышающие длину водородных связей. Без дальней (волновой, континуальной) миграции сигнала о целом, то есть о пре-mРНК-mРНК-последовательностях, невозможна реализация ассоциативно-контекстных регуляций синтеза белков. Для этого необходима волновая способность солитонов (а также и голографической памяти) работать не только с частями, но и с целым. Такая континуальность, или что одно и то же, нелокальность, обеспечивает узнавание и правильный выбор рибосомным аппаратом истинного кодона из двух дублет-омонимичных, кодона псевдо-зашумленного фоном (контекстом)».
Сейчас мы будем развивать эти представления и наши новые идеи о сиом-кодонах в направлении попыток понять роль кажущейся избыточности тРНК при белковом кодировании. Одновременно это будет расширение вероятностной модели языков В.В.Налимова на язык или языки генома.
