Фрэнсис Крик - Что за безумное стремленье! [litres]

Хотя я об этом и не знал, другие тоже отмечали, что мутации в rII может сопутствовать супрессор в том же гене. Вероятно, самый примечательный случай произошел в Калифорнийском технологическом институте. Дик Фейнман, физик-теоретик, настолько заинтересовался этими генетическими проблемами, что решил провести кое-какие эксперименты самостоятельно. Он наткнулся на образец внутреннего супрессора. Не зная, что это может значить, он посоветовался со своим руководителем, Максом Дельбрюком. Макс предположил, что исходный мутант продуцировал измененную аминокислоту и что вторая мутация изменила другую аминокислоту где-то в другом месте молекулы белка, и это каким-то образом компенсировало первое изменение. Такую возможность допустить было легко, но что такое явление может быть распространенным, ожидать не приходилось.

Я, безусловно, знал о такой возможности, но она меня не устраивала, отчасти потому, что я тщательно изучил все то немногое, что на тот момент было известно о структуре белков. Я решил разобраться, сколько различных супрессоров может быть у одной данной мутации. Для дальнейшего исследования мне требовалось выбрать одного мутанта из трех, и из практических соображений я выбрал того, у которого супрессор располагался дальше всех от исходной мутации, надеясь, что это даст мне больше степеней свободы. Я заметил также, что две из трех мутаций были вызваны профлавином. Хотя это было едва ли значимо статистически, мне это показалось любопытным.

К тому времени я приобрел некоторый опыт, так что эксперименты пошли довольно быстро. Преимущество генетики вирусов – в скорости экспериментов, при условии, что все отлажено. Можно за короткий срок произвести сотню скрещиваний, поскольку процедуры несложные, а само скрещивание занимает каких-то минут двадцать – на то, чтобы фаг поразил бактерию, размножился внутри ее клетки (обмениваясь генетическим материалом в ходе этого процесса) и прорвал ее, отчего клетка погибает. Результаты скрещиваний следует затем высеять в чашку Петри с бактериальной пленкой. Потом чашки подвергаются инкубации, чтобы выросла культура бактерий. Там, куда попал отдельный фаг и заразил клетку, вырастет колония фагов, по мере роста убивая бактерии вокруг себя и образуя отчетливую дырочку (бляшку) в культуре бактерий, растущих на поверхности питательной среды. Этот процесс занимает несколько часов, так что есть время немного отдохнуть. Затем чашки Петри вынимают из инкубатора, где их выдерживали при 37 ºС, и обследуют на наличие бляшек – есть ли они и какого типа. Наиболее любопытные бляшки затем «выделяют» – то есть берут из них немного фагов с помощью бумажки или зубочистки, снова размножают и повторяют процесс заново, чтобы убедиться, что популяция штамма чистая. Если постараться, можно завершить серию скрещиваний за один день и подготовиться к новой серии на завтра.

Эксперименты становились всё интереснее и интереснее, и я убедился, что при тщательном планировании можно провести две последовательных серии скрещиваний за день. Для этого нужно было вставать рано поутру, возвращаться домой на обед, снова экспериментировать в послеобеденное время, опять домой – ужинать, и опять в лабораторию заканчивать опыт после ужина. К счастью, мы с Одилией жили в нескольких минутах ходьбы от лаборатории, в историческом центре Кембриджа, и работа была мне не в тягость. По правде говоря, если верить Одилии, я никогда не бывал веселее, чем в тот период, когда экспериментировал с утра до ночи, – но этим я обязан, вероятно, отчасти тому, что вот уже несколько недель опыты продвигались великолепно.

Вскоре я обнаружил, что у моей первоначальной мутации имеется не один, а несколько различных супрессоров, и все расположены достаточно близко к самой мутации. Я решил дать им специальное название. Зачастую я продолжал работу на выходных, а в понедельник брал отгул, чтобы наша лабораторная кухня (где мыли всю посуду, в том числе стерилизовали чашки Петри перед работой) успела все вымыть. Вышло так, что новое название понадобилось во время выходных, когда рядом никого не было. Мутации обычно обозначались буквами, за которыми шли цифры. Например, P31 означает тридцать первую мутацию в серии P, вероятно, вызванную профлавином. На беду, я не смог точно вспомнить, до какой буквы мы уже дошли, поэтому решил назвать своего мутанта FC0 – будучи уверен, что мои инициалы для обозначения мутаций никто покуда не использовал. Новые супрессоры получили затем наименования FC1, FC2 и так далее. Из-за того, что я назвал их своими инициалами, меня попрекали тщеславием, но истинное объяснение – в том, что у меня дырявая память.

Все новые супрессоры с виду были надежными, неослабленными мутациями. А если, подумалось мне, у них тоже есть супрессоры? Так и оказалось. Я даже пошел дальше и обнаружил супрессоров супрессоров супрессоров.

Как же это работало? К счастью, у нас под рукой уже были подходящие гипотезы. Допустим, генетическое послание читается (при синтезе белка) по три нуклеотида за один прием, начиная с определенного места. Для ясности возьмем простейший «текст», в котором просто повторяется триплет ТАГ – раз за разом:

… ТАГ, ТАГ, ТАГ, ТАГ, ТАГ, ТАГ …

Многоточия означают, что кодирующий «текст» стоит и перед последовательностью, и после нее. Запятые для наглядности отмечают рамку считывания. Я предположил, что эта рамка задается специальным «стартовым» сигналом, расположенным где-то левее указанного отрезка.

Предположим, что наша исходная мутация (получившая название FC0) прибавляет одно основание (нуклеотид) к нуклеотидной последовательности. Следовательно, с этого места рамка считывания сдвинется на один шаг, и получится бессмысленный белок – белок, чья аминокислотная последовательность, порожденная мутацией, окажется совершенно неправильной, и продукт гена не сможет функционировать. Тогда наша простейшая последовательность превращается в:

(Лишнее основание для наглядности обозначено как Ц, но оно может быть каким угодно из четырех.)

В таком случае супрессор, подобный FC1, будет делецией одного основания где-то поблизости. В промежутке между FC0 и FC1 последовательность останется бессмысленной, она по-прежнему будет считываться со сдвигом, но далее считывание будет происходить нормально.

Наш пример приобретет следующий вид:

Если измененный отрезок аминокислотной последовательности не очень важен (а в данном случае были и другие свидетельства в пользу этого), то белок будет работать достаточно хорошо и носитель двух мутаций (FC0 + FC1) будет ближе к дикому типу, чем носитель неослабленной мутации.