Феликс Филатов - Клеймо создателя

Идеи Юрия Румера были продолжены и развиты работами Владимира Щербака. Два румеровских октета Щербак преобразовал таким образом, чтобы выделить в них группы вырожденности, пронумеровав их справа налево, а продукты кодирования (аминокислоты) он упорядочил в каждой группе по нарастанию молекулярной массы слева направо; триплеты, соответствующие продуктам кодирования, он записал по вертикали сверху вниз. Тогда первые, вторые и третьи основания кодонов образовывали три строки в каждом кодоне. Вот что у него получилось (цифры под третьими основаниями – характеристики кодируемого продукта):

1. номер октета

2. номер группы вырожденности

3.продукт кодирования ( аминокислотаили терминирующий сигнал 0)

4. 1-еоснование кодона

5. 2-еоснование кодона

6. 3-еоснование кодона

7. Bulkiness(мера формы или объѐма или «громоздкости» боковой цепи)

8. Объем(рассчитанный по Ван-дер-Ваальсовым радиусам)

9. Полярность(сила электрического поля вокруг молекулы)

10. Изоэлектрическая точка

11. Гидрофобность1; гидрофильные аминокислоты – выделены темносерым и отрицательными значениями

12. Гидрофобность2 (другие данные)

13. Поверхность, доступная для водыв развернутом пептиде

14.Доступная воде поверхность, теряемая при свертываниипептида

15. Polar requirement, PR(эмпирические данные по хроматографии водных растворов). Темный> 7.5; светлый <5.6

16. Частота встречаемостиаминокислот в белках современных организмов

17. ars-класс

18. неканоническое кодирование( – нет продукта)

В двух прямоугольных блоках – два румеровских октета (строка 1), упорядоченные по нарастанию номера, каждый из которых разделен на группы вырожденности, помеченные соответствующими римскими цифрами (строка 2) и упорядоченные по убыванию номера. Строка 3 – продукты кодирования, упорядоченные по нарастанию масс в «своих» группах вырожденности (что – как и в первых двух случаях – подчеркивается градиентом насыщенности серого цвета). Символы оснований кодирующих триплетов расположены вертикально – сверху вниз, от 5` до 3` – для удобства сравнения кодонов по первым, вторым и третьим буквам соответственно. Четное содержание продуктов кодирования в октетах позволяет провести посередине вертикаль, которая оказывается осью симметрии по отмеченным ниже характеристикам. R – пурины ( A , G ), Y – пиримидины ( С , Т ), N – любое из четырех азотистых оснований. 0 – стоп-кодон. Строки 7—15 – физико-химические свойства аминокислот.

Эта несложная организация приводит к поразительно красивой общей картине: в октете 1 первые основания триплетов (первая строка) оказываются взаимно комплементарными относительно упомянутой вертикали; вторые основания – зеркально симметричны по пуринам и пиримидинам. Симметрия третьих оснований – это симметрия их монотонного ряда. Симметрии подчеркиваются оттенками серого (интенсивность которого нарастает с увеличением молекулярной массы продукта кодирования в составе группы вырожденности).

Симметрия кодирующих триплетов и продуктов кодирования, относящихся к октету 2, в этой таблице немного сложнее, но также вполне наглядна. Она требует двух предварительных пояснений. Первое – это позиция цистеина, С. Универсальный код предписывает дублету TG кодирование цистеина, если третьим основанием кодона является пиримидин Y , а кодирование триптофана, если третья буква кодона – G . Аденин в третьей позиции образует пунктуационный знак – стоп-кодон TGA . То обстоятельство, что при этом нарушается симметрия, ставит определенную проблему, которую Владимир Щербак разрешил, обнаружив, что обозначенная в таблице позиция цистеина принципиально не противоречит Природе, поскольку существуют одноклеточные микроорганизмы ( Euplotida , реснитчатые, инфузории), генетический код которых отличается от универсального как раз по кодированию цистеина: триплет TGA у них транслируется как С и не имеет функции « стоп ». Второе пояснение относится именно к функции « стоп », которая рассматривается в таблице как «законный» продукт кодирования, не имеющий массы.

Итак, упорядочивание продуктов кодирования октета 2 по нарастанию молекулярной массы так же, как и в случае октета 1, приводит к симметриям первых, вторых и третьих оснований соответствующих кодонов. При этом основной особенностью этого представления является зеркальная симметрия пар кодирующих дублетов пяти краевых позиций и симметрия со сдвигом трех пар внутренних, кодирующих триплетов. Так же, как и в октете 1, осью этой симметрии является вертикаль, которая делит строки точно посередине. Симметрию третьих оснований нечетных групп вырожденности ( H|G ) Владимир Щербак рассматривал в данном случае как вариант симметрии Y|R .

Как мы упоминали, симметрия описанного представления генетического кода имеет место не только по молекулярной массе аминокислот, но и по другим их параметрам (строки 11—15). Замена в третьей позиции пары симметричных кодонов пурина пиримидином – и наоборот – в определенной мере сохраняет, например, гидрофобность кодируемых продуктов, хотя размер аминокислоты при этом, конечно, основательно меняется. Однако, ни гидрофобность, ни еще одна характеристика – PR (строка 15) – которую Карл Вѐзе и его группа описали, как основу регулярности генетического кода и соответствия кодонов и продуктов кодирования, не могут сравниться по строгости симметрий с молекулярной массой аминокислот, что хорошо демонстрирует приведенная таблица Владимира Щербака. Неканонические ключи кодирования (строка 17) тоже выглядят в этих таблицах довольно беспорядочными и случайными отклонениями.

За весь этот рисунок кооперативной симметрии генетического кода , на основе молекулярных масс его компонентов, за ее красоту и гармонию, не имеющую к тому же сколько-нибудь внятного физического, химического или молекулярно-биологического обоснования, мой друг назвал описанную таблицу каллиграммой ( красивой записью ). Термин этот принадлежит Гийому Апполинеру, который – в экспериментальном порядке попытался организовать некоторые свои тексты так, чтобы продемонстрировать их симметрию. Их он и называл calligrammes .