БІОСИНТЕЗ БІЛКІВ, МИР РНК І ПОХОДЖЕННЯ ЖИТТЯ
Майже півстоліття тому, в 1953 г, Д. Уотсон і Ф. Крик відкрили принцип структурної (молекулярної) організації генного речовини - дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). Структура ДНК дала ключ до механізму точного відтворення - редуплікації - генного речовини. Так виникла нова наука - молекулярна біологія. Була сформульована так звана центральна догма молекулярної біології: ДНК à РНК à білок. Сенс її полягає в тому, що генетична інформація, записана в ДНК, реалізується у вигляді білків, але не безпосередньо, а через посередництво родинного полімеру - рибонуклеїнової кислоту (РНК), і цей шлях від нуклеїнових кислот до білків незворотній. Таким чином, ДНК синтезується на ДНК, забезпечуючи власну редуплікацію, тобто відтворення вихідного генетичного матеріалу в поколіннях; РНК синтезується на ДНК, в результаті чого відбувається переписування, або транскрипція, генетичної інформації в форму численних копій РНК; молекули РНК служать матрицями для синтезу білків - генетична інформація транслюється в форму поліпептидних ланцюгів. У спеціальних випадках РНК може листуватися в форму ДНК ( "зворотна транскрипція"), а також копіюватися в вигляді РНК (реплікація), але білок ніколи не може бути матрицею для нуклеїнових кислот.
Отже, саме ДНК визначає спадковість організмів, тобто відтворюється в поколіннях набір білків і пов'язаних з ними ознак. Біосинтез білка є центральним процесом живої матерії, а нуклеїнові кислоти забезпечують його, з одного боку, програмою, яка визначає весь набір і специфіку синтезованих білків, а з іншого - механізмом точного відтворення цієї програми в поколіннях. Отже, походження життя в її сучасній клітинної формі зводиться до виникнення механізму успадкованого біосинтезу білків.
Центральна догма молекулярної біології постулює лише шлях передачі генетичної інформації від нуклеїнових кислот до білків і, отже, до властивостей і ознаками живого організму. Вивчення механізмів реалізації цього шляху протягом десятиліть, що послідували за формулюванням центральної догми, розкрило набагато більш різноманітні функції РНК, ніж бути тільки переносником інформації від генів (ДНК) до білків і служити матрицею для синтезу білків.
На рис. 1 представлена загальна схема біосинтезу білка в клітині. РНК-посередник (messenger RNA, матрична РНК, мРНК), кодує білки, про яку і йшла мова вище, - це лише один з трьох головних класів клітинних РНК. Основну їх масу (близько 80%) становить інший клас РНК - Хвороби, які утворюють структурний каркас і функціональні центри універсальних білок-які синтезують часток - рибосом. Саме Хвороби відповідальні - як в структурному, так і у функціональному відношенні - за формування ультрамікроскопічних молекулярних машин, званих рибосомами. Рибосоми сприймають генетичну інформацію у вигляді молекул мРНК і, будучи запрограмовані останніми, роблять білки в точній відповідності з даною програмою.
Однак, щоб синтезувати білки, однієї лише інформації або програми недостатньо - потрібен ще й матеріал, з якого їх можна робити. Потік матеріалу для синтезу білків йде в рибосоми за посередництвом третього класу клітинних РНК - РНК-переносників (transfer RNA, транспортні РНК, тРНК). Вони ковалентно пов'язують - акцептують - амінокислоти, які служать будівельним матеріалом для білків, і у вигляді аміноацил-тРНК надходять в рибосоми. В рибосомах аміноацил-тРНК взаємодіють з кодонами - трехнуклеотіднимі комбінаціями - мРНК, в результаті чого і відбувається декодування кодонів в процесі трансляції.
