Ювілей «догми»

У вересні 1957 року Френсіс Крік вперше оприлюднив гіпотезу, що стосується того, як відбувається реалізація спадкової інформації, закодованої в ДНК. Коротко її можна сформулювати так: потік інформації здійснюється від ДНК до білків (за допомогою РНК) і ніколи - у зворотний бік. Сам Крік - майбутній лауреат Нобелівської премії, що отримала її за відкриття структури ДНК - назвав цю гіпотезу «центральною догмою молекулярної біології». Як пізніше з'ясувалося, він погано знав значення слова «догма» і вжив його випадково - майже ніяких експериментальних доказів на користь своїх міркувань вчений на той момент навести не міг. Однак час показав, що Крик мав рацію у своїй категоричності.

Зараз це твердження здається тривіальним: вже в школі на уроках біології проходять, що спадкова інформація закодована в ДНК, передається від клітини до клітини шляхом реплікації ДНК і реалізується через матричну РНК в білки за допомогою розшифровки генетичного коду.

Білки виконують майже всі основні функції в живій клітці. Ці складні молекули синтезуються на рибосомах, які використовують в якості інструкції послідовність матричної РНК, а в якості будівельних блоків - амінокислоти.

Правильну розшифровку послідовності матричної РНК забезпечують спеціальні адапторні молекули РНК - транспортні РНК. На одному кінці ці молекули містять триплет нуклеотидів, званий антикодоном, - він комплементарний триплетному кодону в складі РНК (і ДНК), а на іншому кінці - певну амінокислоту. Правило, визначальне яким кодонам відповідає яка амінокислота, називається генетичним кодом.

Ці принципи універсальні практично для всіх живих організмів на Землі (деякий виняток можуть становити РНК-віруси, у яких спадкова інформація закодована в РНК, проте принципи синтезу білка і генетичний код працюють і для них).

Всього цього не було відомо на той момент, коли Крик читав свою лекцію на симпозіумі Товариства експериментальної біології (Society for Experimental Biology) в лондонському Королівському коледжі в 1957 році. Чотирма роками раніше Френсіс Крік з Джеймсом Уотсоном і колегами розшифрували структуру ДНК, проте ніхто толком не знав, навіщо ДНК потрібна і що вона робить. Тільки в 40-х роках з'явилося підтвердження того, що ДНК грає роль носія інформації в клітці.

Як реалізується спадкова інформація, як працюють гени, як відбувається синтез білка - на ці питання вчені інтенсивно шукали відповіді в 50-х - 60-х роках XX століття. Можна сказати, що Крик заздалегідь знайшов ці відповіді, базуючись на теоретичних міркуваннях і маючи на руках дуже мало експериментальних даних.

У своїй лекції, яка була опублікована вже в 1958 році під назвою «Про синтез білка» («On protein synthesis»), Крик по суті сформулював всі основні принципи молекулярної біології, сформульовані вище. Він стверджував, що ДНК служить матрицею для проміжної молекули РНК - існування такого «інтермедіату» було доведено тільки на початку 60-х. Проміжна РНК, у свою чергу, служить інструкцією для синтезу білків на рибосомах - мікросомних тільцях, як їх тоді називали. Також Крік передбачив існування адаптерної молекули - тРНК, яка була відкрита «в пробірці» тільки роком пізніше. Він торкнувся і принципів роботи генетичного коду, які тоді не були відомі.

Сама «центральна догма» представлена на фотографії чернетки Крика, який не був опублікований. Вона говорить, що потік інформації може здійснюватися наступним чином: від ДНК до ДНК, від ДНК до РНК, від РНК до білків і від РНК до РНК. Крик допускав також перехід від РНК до ДНК, але «забороняв» передачу інформації в клітці від білка до нуклеїнових кислот. Як показали наступні експерименти, він мав рацію: зараз нам відомі і процеси реплікації РНК, і зворотна транскрипція - синтез ДНК на матриці РНК, але синтез ДНК на білковій матриці ніхто досі не показав, тож «догма» залишається догмою.