н  и соответствующая  информационная  РНК  должны
иметь всего лишь по три тысячи нуклеотидов.
     РНК-полимераза  начинает  "чтение"  гена  с  его   начала.  Это  начало
определяет   особая   последовательность   нуклеотидов.   Поскольку   начало
считывания  гена  фиксировано,  все  стоящее далее  вплотную  друг  к  другу
множество  нуклеотидов образует  кодирующие тройки  (их именуют  "кодонами")
единственным образом. А следовательно,  они  определяют единственную, вполне
определенную последовательность  аминокислот. Иными  словами, обеспечивается
синтез  единственного   белка,  структура  которого   строго   соответствует
информации, закодированной в данном гене.
     По  окончании  копирования  гена  РНК-полимераза  и  синтезированная ею
информационная РНК  покидают  ДНК. Сам  синтез  белков  происходит  совсем в
других  местах  клетки  -  в  относительно   крупных  структурах,  именуемых
"рибосомами". Информационная  РНК  доставляет  к  рибосоме, как  мы  видели,
информацию   на   синтез   определенного  белка  в  виде  последовательности
трехчленных  кодонов. Одновременно к той же рибосоме должны  одна  за другой
подаваться  необходимые  аминокислоты.  Эту  функцию выполняет  особый класс
рибонуклеиновых  кислот,  так  называемые  "транспортные"  РНК.  Они  совсем
короткие -  порядка 80  нуклеотидных звеньев. Поскольку основное  внимание в
последующем  изложении  будет  уделено именно транспортным  РНК,  я их  ради
экономии  места  буду  обозначать  сокращенно  -  "тРНК".  Многочисленные  и
разнообразные  тРНК  вместе  с  аминокислотами  и  рибосомами   находятся  в
клеточном  соке  (цитоплазме)  клетки.  Каждая  из тРНК специализирована  на
доставке какой-нибудь одной  определенной аминокислоты. Специальный  фермент
"узнает"  молекулу  тРНК и  присоединяет  химической связью  к одному из  ее
концов именно эту аминокислоту (таких ферментов  должно  быть,  как  минимум
20).  тРНК  если  и  не сворачивается  в  клубок,  то  определенным  образом
складывается в довольно компактную структуру. Причем так, что в месте сгиба,
лежащем  примерно  посередине  цепочки  тРНК,  образуется  свободная  петля,
которая выносит на  поверхность три стоящих  подряд  нуклеотида. Они  должны
"узнать" кодон. Их совокупность именуется антикодоном. "Узнавание" означает,
что все три пары  стоящих друг против друга нуклеотидов кодона и  антикодона
окажутся  "комплементарными".  Этот   термин  означает,   что  каждая   пара
представляет   собой    одну    из    только   двух   возможных,   благодаря
пространственному соответствию, комбинаций:  А-У или Г-Ц (в  двунитевой  ДНК
комплементарность определяется парами: А-Т и Г-Ц).
     Если  узнавание  кодона  антикодоном   произошло,  ферментная  система,
связанная с рибосомой, снимает  с конца  тРНК  принесенную  ею  "правильную"
аминокислоту. Затем присоединяет  ее химической  связью к растущей на особом
участке рибосомы  белковой цепи. После чего  освобожденная  от  аминокислоты
тРНК  возвращается   в   цитоплазму.  А  информационная   РНК   продвигается
относительно рибосомы сразу  на три  нуклеотида и  таким образом помещает  в
"место узнавания" следующий кодон. Затем новая тРНК, способная "узнать" этот
новый кодон, ставит в цепь  белка следующую  аминокислоту. И так далее -  до
окончания синтеза полноценного белка, покидающего рибосому. Этот момент тоже
определяется специальным "концевым" кодоном.  Их  имеется  (для надежности?)
целых три.  Так что  для кодирования 20 аминокислот из 64 возможных остается
только 61 кодон. Очевидно, что тРНК различной  специализации  должно быть не
менее 20, по числу аминокислот.
     Для  закрепления  понимания  этого  нового  для  большинства  читателей
процесса  я  предлагаю некую аналогию из области, куда лучше знакомой. В 6-й
главе  этой книги,  в  разделе  "В НИИ-1"  я  рассказывал  о конструировании
аэродинамической трубы  для  испытания моделей сверхзвуковых самолетов  (мне
еще выпала честь делать сборный чертеж всей трубы на десяти склеенных в одну
ленту   листах   ватмана).    Конструкция    трубы   объединяла    несколько
самостоятельных узлов:  батарея корпусов торпед,  насосы, система  клапанов,
стенд для установления модели самолета, оптическая система, несколько систем
дистанционного обследования состояния модели.
     Уподобим чертеж всей трубы молекуле ДНК, а сборочные чертежи всех узлов
-  генам. Пока все  существует  только  в чертежах - это  информация.  Пусть
теперь  какой-то из узлов  запущен в производство. Вот уже готовы входящие в
состав  этого  узла   детали  (20  различных  конфигураций);  в  специальном
помещении цеха должна начаться сборка узла. Нужен его  сборочный  чертеж. Но
белоснежный  ватман  нельзя  отдавать  в  цех:  испачкают,  а  то  и  порвут
ненароком.  А  его надо  поберечь  -  может  пригодиться при конструировании
следующей  трубы. Тогда с чертежа узла снимают кальку,  и  с ее  помощью  на
светочувствительной   бумаге  отпечатывается  копия  этого  чертежа   -  так
называемая  "синька". Ее и  отправляют в  цех сборщикам. Эта  синька подобна
информационной   РНК.  Узел,  когда  он  будет  собран,   уподобится  нашему
новосинтезированному белку.
     Итак, синька уже у  сборщиков. Теперь из разных концов цеха в помещение
для  сборки  везут  готовые детали  узла. Мы их сравним с  аминокислотами, а
подвозящие их электрокары - с тРНК. Каждый водитель электрокара знает, какую
деталь он везет и куда ее надо доставить.
     Бригадир сборщиков  выбирает  одну за  другой детали в том порядке, как
ему подсказывает синька узла. Его подручные проверяют, надежно ли становятся
эти  детали  в намеченные для  них места  (не  ошибся ли  конструктор).  Вся
бригада ведет себя точь-в-точь как рибосома...
     Есть   одно  странное  обстоятельство,   которое  необходимо  здесь  же
отметить.  Если   в  составе  всех  информационных  РНК   фигурируют  только
нормальные  нуклеотиды  (А,  Г,  Ц  и  У),  то  в   коротких  цепочках  тРНК
обнаруживаются модифицированные нуклеотиды. Их называют "минорами" (все-таки
их  мало).  Модификация  в  большинстве  случаев  сводится  к  присоединению
маленькой  метильной  группы  (СН3)  к  нуклеиновому  основанию  какого-либо
нуклеотида. Но встречаются  и  более  сложные  миноры, когда  модифицирующая
группа по  своему размеру  соизмерима или даже превосходит  само нуклеиновое
основание. Биологическая роль  миноров до сих пор не выяснена. Показано, что
все  тРНК первоначально  синтезируются  по  матрице ДНК немодифицированными.
"Миноризация"  некоторой  части их  нуклеиновых оснований  происходит уже  в
цитоплазме под  действием  специальных  ферментов.  В  случае  присоединения
метильных групп  -  это "метилазы".  Мы  будем заниматься  в  основном  ими.
Ферменты,  осуществляющие  сложные модификации,  мало изучены.  Чем  сложнее
организм, тем, как правило, большее число миноров содержится в его тРНК.
     Теперь, когда читатель вооружен самыми общими представлениями о синтезе
белков, мы  можем вернуться в  лабораторию Баева.  И  к  ее успеху. Начну  с
предыстории. К началу
     60-х годов перед молекулярной биологией  встала первостепенной важности
задача определения последовательностей нуклеотидов в  различных  нуклеиновых
кислотах. Понимание принципиального пути биосинтеза  белков было большим, но
только первым шагом к подлинному познанию этого  и  других важных процессов,
идущих в клетке с участием  нуклеиновых  кислот. И не только к представлению
об их нормальном течении, но и к пониманию разного рода патологий, связанных
с  нарушением правильного  порядка чередования  нуклеотидов. Это случается в
результате  разного  рода  мутаций,  как врожденных,  так  и  приобретенных.
Например, в результате радиационного поражения или  под влиянием космических
лучей.  Для обнаружения и  локализации  мутаций необходимо  было разработать
методы определения последовательностей нуклеотидов в ДНК и разного рода РНК.
Естественно было начать  с самых коротких последовательностей -  в молекулах
тРНК. В те  времена это была трудная и весьма трудоемкая задача. Лишь в 77-м
году  были  разработаны  удобные  методы   определения   последовательностей
нуклеотидов  в  ДНК  с  помощью  так  называемого  метода   "электрофореза".
Автоматизация  этих   методов  обусловила  столь   быстрый   прогресс,   что
установление последовательности во фрагментах ДНК длиной 500-600 нуклеотидов
к концу века стало возможным осуществлять за 2-3 часа. Причем это можно было
делать  для десятка  таких фрагментов  одновременно. Однако  для определения
последовательности нуклеотидов в  тРНК, ввиду наличия миноров,  эти автоматы
до сих пор непригодны.
     Хочу  оговориться сразу.  Ни  здесь, ни в последующем  изложении  я  не
намерен  описывать  ни  физическую  сущность,  ни   какие-либо   особенности
называемых мною методов (таких, как электрофорез, "колоночная хроматография"
и прочих). А также способов их автоматизации. Для тех читателей, кто хотя бы
в общих  чертах  знаком  с этими методами, одного названия будет достаточно.
Тем же, кто  от  этого далек, придется поверить в надежность получаемых с их
помощью  результатов.  Доступное  для   новичков   описание  соответствующих
приборов и методик потребовало бы слишком много места.
     Первому  в мире исследователю, сумевшему  определить последовательность
нуклеотидов  в  одной  из  бактериальных  тРНК,  американцу Холли,  пришлось
затратить на эту работу несколько  лет. Зато ему была присуждена Нобелевская
премия.  С  запозданием  на пару лет за решение  аналогичной задачи  взялась
лаборатория Баева.  Было  решено определить последовательность нуклеотидов в
другой тРНК  (из дрожжей),  специфической  для аминокислоты - "валина". Хотя
лаборатория  следовала  по пути, проложенному Холли, решение этой  задачи  в
советских  условиях (за неимением соответствующих реактивов и приборов) было
чертовски трудным.  Приходилось  искать  обходные  пути.  Так  что  успешное
завершение этой работы (вторыми в мире!) было воистину подвигом. Нобелевскую
премию за него уже не присудили - пришлось довольствоваться Государственной.
Но все активные участники работы получили повышение своего научного статуса.
Т.В. Венкстерн  и Р.И. Татарская  стали докторами наук,  аспирант Мирзабеков
защитил  кандидатскую диссертацию. А вдохновитель и организатор работы всего
коллектива  А.А.  Баев  собрал,  как  это у  нас полагается,  самый  богатый
"урожай". Стал сначала доктором наук (в 67-м году),
     годом позже  был избран членом-корреспондентом Академии наук, а в  70-м
году - действительным членом Академии - академиком.  И  это вполне  понятно.
Успешное определение  последовательности нуклеотидов в  еще  одной  молекуле
тРНК  выводило  советскую молекулярную биологию на передний край этой науки.
Успех был отмечен знатным банкетом в  институтской столовой. Для иллюстрации
моих  дружеских  отношений  с  Баевым  и  его  сотрудниками  приведу  начало
пространной  поэмы  (по  мотивам  "Песни о  Гайавате"), которую я сочинил  и
прочитал на банкете. По созвучию тРНК превращена в деву Теренкаку.

Песнь о Теренкаке

     Если спросите: "Откуда И пришли к нему народы
     Эти сказки и легенды И в доспехах, в ярких красках,
     О прекрасной Теренкаке, Словно осенью деревья.
     Верной спутнице Валина, Собрались они все вместе,
     О ее ужасной смерти Дико глядя друг на друга.
     И чудесном воскресеньи?" В их очах - смертельный вызов,
     Я скажу вам, я отвечу. В их сердцах - вражда глухая.
     В доме желтом, что колонны Каждый норовит оттяпать
     Украшают горделиво, Помещенье и приборы,
     Я услышал эту песню... Лаборантов, реактивы -
     Чтоб свою работу делать.
     На верху большого дома
     Там стоял владыка жизни Алексан Ликсаныч Баев
     Гитчи Манито могучий, Поглядел на них с участьем,
     В общежитии известный С отчей жалостью, с любовью.
     Как Ликсан Ликсаныч Баев. Он простер к ним сень десницы
     Созывал к себе народы, И величественный голос.
     Созывал людей отвсюду Голос, шуму вод подобный,
     Не курил он трубку мира Прозвучал ко всем народам,
     Знаменитую Поквану, Говоря: "О дети, дети!
     Пил он кофе растворимый. Слову мудрости внемлите,
     Но над чашкой клубы пара, Слову крепкого совета
     Точно дым от трубки мира, От того, кто всех созвал вас.
     Поднимались прямо к небу.

     Я устал от ваших распрей, И познав закон строенья,
     Я устал от ваших споров Те, кто жизнь у ней отняли,
     Ваша сила - лишь в согласье, Ей назад ее вернули...
     А бессилие - в разладе. И еще прекрасней стала
     Мы должны работать вместе В новой жизни Теренкака!
     По конвейерной системе. Но теперь уж не безвестной,
     Длинный путь пройдем мы вместе, В глубине дрожжей сокрытой,
     Путь упорной долгой битвы. Красота ее явилась
     Но зато в конце награда Людям как сверканье солнца,
     Ожидает всех нас разом. Отраженного росою.

     И все воины на землю И воскликнули с восторгом
     Тотчас кинули доспехи. Потрясенные народы:
     Сняли все свои одежды, "Слава новой Теренкаке!
     Смыли краски боевые, Слава тем, кто ее понял,
     Обрядилися в халаты Кто открыл ее для мира
     И принялися за дело. И прославил тем науку!
     ...............................
     ............................... Я замечу вместе с этим:
     ............................... "И свою страну прославил.
     (Далее следует описание работы Одновременно прибавил
     каждого сотрудника группы Баева...) Уваженья к Институту
     И в заключение поэмы: Ну, а значит, и к нам с вами".
     "По кусочкам ее тело Так что есть за что нам
     Руки ловкие собрали, выпить!


     В  конце 70-го года я, наконец, перебрался в лабораторию Баева и принял
на себя обязанности заместителя заведующего лабораторией.
     Обязанности чисто административные. Сбор ежегодных заявок на стеклянную
посуду  и  реактивы  от  руководителей  групп. Их  распределение  после, как
всегда,   неполного   удовлетворения   этих  заявок.  То   же  в   отношении
лабораторного  оборудования. Направление  молодых  сотрудников  в  подшефный
колхоз на  сельскохозяйственные работы. Или  поочередно всех  - на ближайшее
овощехранилище  для  переборки гниющих  овощей  и  фруктов.  Присутствие  на
всевозможных административных совещаниях в дирекции. Разумеется, не научных.
Научная тематика меня не касалась, если не считать того, что я был обязан  в
установленные  сроки  собирать ежегодные планы работ и  отчеты руководителей
групп.  (Как  будто можно  заранее планировать  результат  исследовательской
работы! В план записывали то, что фактически  уже  было  сделано...) Все это
дела  скучные, но не обременительные.  Зато Баев  добился  для  меня  звания
старшего  научного сотрудника.  Я  снова стал получать  300  рублей в месяц,
которые 10  лет  назад мне  платили у  Черниговского.  Кроме того, я получил
комнату для собственной научной работы и  ставку лаборанта. На  эту ставку я
принял  Полину  С.  Вскоре понял, что выбор  мой не совсем удачен. Она очень
тщательная и исполнительная лаборантка. Но, несмотря на высшее биологическое
образование, человек, категорически  не  желающий читать  научную литературу
или брать на себя решение  какой-либо  мало-мальски самостоятельной  задачи.
Она не замужем,  охотно  остается  в лаборатории вместе со мной до  позднего
вечера.   Наверное,   следовало  бы  заменить  Полину  на  более   творчески
ориентированного, честолюбивого  молодого  человека. Но мне  ее  жаль -  кто
знает, как со своими странностями она себя будет чувствовать в другом месте.
В  течение  первых нескольких  лет  упорно стараюсь  вовлечь  ее  в  научное
сотрудничество.  Я же вижу,  что голова у нее  хорошая.  А когда  прихожу  к
убеждению,  что   это  безнадежно,  мы  уже  настолько  сработались,   почти
сроднились, что я не могу просить ее оставить лабораторию.  Через пару лет у
меня  появится  еще   одна  лаборантка,  Валюша.  Живая,   проворная,   тоже
исполнительная, но без образования и каких-либо данных к научному мышлению.
     Так до последнего дня  работы в ИМБ я буду обречен не только вынашивать
свои  планы в одиночку, но  и подробно  расписывать все опыты.  Но  это  еще
впереди. Сначала свою тематику мне  надо  найти. Две вещи очевидны с  самого
начала.  Моя  исследовательская работа  должна  быть как-то связана  с тРНК,
поскольку  под  этим "флагом"  существовала лаборатория.  И она  должна быть
оригинальной.  В  47  лет поздно тратить силы на  эпигонские работы,  идти в
хвосте  у  американских ученых. С этого имеет смысл начинать  лет в двадцать
пять.
     В  течение  первых  нескольких  месяцев  штудирую  научную  литературу,
главным   образом  журнальные  статьи,  относящиеся  к  тРНК.  Мое  внимание
привлекают две старые публикации: Эймса и Хартмана  в 63-м году и Стента - в
65-м.  В  первой  из  них  предполагалось, что  среди  61  кодирующей тройки
нуклеотидов  ДНК  есть  некоторое  число  "модулирующих   кодонов",  которым
соответствуют особые "модуляторные тРНК". Их функциональное  отличие состоит
в  том,  что  момент  "узнавания"  модулирующего  кодона  модуляторной  тРНК
является критическим.  За ним может последовать отделение информационной РНК
от рибосомы или ее существенная задержка  на одном месте.  В  статье  Стента
было высказано предположение, что подавление биосинтеза определенных  белков
может  зависеть от нарушения нормальной работы ферментов, модифицирующих эти
самые модуляторные  тРНК.  Такими  ферментами, в частности, могут  оказаться
метилазы  и   другие   ферменты,  трансформирующие   нормальные  нуклеиновые
основания  этих  тРНК в миноры.  Оба  высказывания  не  подкреплены никакими
экспериментальными  данными.  И,  насколько  я  мог   судить  по  отсутствию
соответствующих публикаций, попытки получить такие  данные не  делались (или
не  удавались). Опираясь  на  цитированные предположения, я  выработал свою,
более  полную  гипотезу.  О  ней  я  расскажу  позднее,  когда  представится
возможность приступить к ее экспериментальной проверке.
     А  пока  Александр  Александрович  предложил  мне  заняться  тщательной
характеристикой метилаз для тРНК. Ну что  ж - метилазы  так метилазы! Если я
когда-нибудь  подойду  к заключительным этапам проверки  своей гипотезы, мне
эти характеристики пригодятся.
     В  качестве  объекта  метилирования  использую   тРНК  бактерии  E.coli
K12W6(CH3-).  Указанное  в  скобках  означает,  что эта  бактерия
"дефицитна" по СН3,  иными словами, не  может расти на  обычной  питательной
среде,  так  как  не способна  синтезировать  СН3-группу. А следовательно, и
метилировать  все  подлежащие  метильной  "миноризации"   тРНК.  Выращивание
культуры  этих бактерий  ведется  на  питательной среде с добавкой вещества,
способного  поставлять   метильную   группу.   Это  вещество  S-аденозил   -
[метил-14С]метионин.  Сокращено  14С  -  SAM.  Оно  не
только  обеспечивает  рост бактерий метилом, но  вносит метил,  радиоактивно
меченный  по  углероду.  Выделенная  и  очищенная  из  таких  бактерий  тРНК
метилирована  (радиоактивно)  собственными   метилазами.  Для   исследования
активности посторонних метилаз мы выращивали, насколько  это  было возможно,
наши  неполноценные бактерии  в  питательной  среде, обедненной  по  донорам
нерадиоактивного  метила.  Выделяли  заведомо  не  полностью  метилированную
суммарную тРНК. Затем в пробирке  ("in vitro") вели  ее дометилирование -  в
пробирку  вносили суммарную белковую  фракцию из  другого  источника. В  ней
наряду с прочими ферментами были и метилазы. Разумеется, туда же добавляли с
запасом   и   14С-SAM.   Инкубировали    несколько    часов   при
37оС.   Выделяли   из   смеси   суммарную   тРКН,  уже   меченную
радиоактивным метилом (из 14С-SAM). Проводили  полное расщепление
всех тРНК до  нуклеиновых оснований.  (Обработка 65%-ной хлорной кислотой  в
запаянной ампуле 1,5 ча