Патриарх Кирилл защитил диссертации

News image

Вчера на открытии традиционных Рождественских образовательных чтений (они были перенесены в связи с выборами нового гл...

Бог за науку

News image

Сегодня отмечается 200-летие со дня рождения Чарльза Дарвина. Накануне юбилея католическая церковь заявила, что эволюц...

Богословие государственного образца

News image

Минобрнауки приравняло богословов к светским ученым. Три духовные семинарии получат государственную лицензию, аналогич...

Установка фундамента. Дорого

News image

Если верить СМИ, то фундаменталистов среди нас все больше. Исламских, православных — всяких. Число их множится с кажды...

Главная Атеизм Идеалы атеиста. Как строятся новые белки



Идеалы атеиста. Как строятся новые белки

Понятия и определения - Атеизм

Используя знание о том, как происходила эволюция белков можно теперь создавать и новые, не существующие в природе белки. Например, нам надо сделать бактерию, которая бы уничтожала какое-нибудь очень ядовитое соединение, образующееся в качестве побочного продукта в крупнотоннажном химическом производстве. В природе это соединение не встречается, и нет ферментов, которые могли бы его расщеплять. Находим среди известных белков такой, который осуществляет сходную химическую реакцию с соединением такого же класса. Определяем где находится активный центр этого фермента, и начинаем его модифицировать, используя компьютерное моделирование и заменяя в белке разные аминокислоты. Такой подход перспективен, но только в будущем - пока мы ещё не в такой степени знаем точные механизмы химических и ферментативных реакций. Поэтому сейчас можно применять метод ускоренной эволюции . Активный центр фермента состоит обычно штук из пяти аминокислот, то есть кодируется участком ДНК длиной 15 нуклеотидов. Берём ген этого белка и вырезаем этот участок, кодирующий аминокислоты активного центра, а вместо него вставляем такой же длины химически синтезированный олигонуклеотид. Но синтезированный хитрым образом - на каждом из 15 шагов синтеза мы берём не один из четырёх нуклеотидов, а смесь всех четырёх - в результате получаем статистическую смесь, которая содержит 4 в 15 степени всех возможных вариантов последовательностей. Вводим такой статистический ген в культуру бактерий и добавляем токсическое вещество - выживают и делятся только те бактерии, которые содержат фермент, способный расщеплять это соединение. 4 в 15 степени - это 1 073 741 824 вариантов последовательности - казалось бы астрономическое число - однако не для химических и ''бактериальных'' масштабов: один микрограмм (тысячная доля милиграмма) двухспирального 15-ти членного олигонуклеотидасодержит около 10 в 13 степени отдельных молекул, а один литр бактериальной культуры - 10 в 12 степени отдельных бактерий - возможностей для отбора достаточно.
Из анализа расшифрованных геномов видно, что примерно по такой схеме и происходит появление новых белков и в природе. Довольно часто наблюдается удвоение генов - в геноме находятся две копии одного гена. Через несколько поколений одна из копий может замолчать - перестать кодировать белок - она является балластом и может либо выщепиться за ненадобностью, либо, после большого числа случайных мутаций, превратиться в другой белок, осуществляющий в клетке какую-нибудь новую функцию.

Образование нового белка из-за сдвига рамки считывания представить себе достаточно просто и можно проверить на модельной системе:
Допустим, в гене белка оболочки вируса на небольшом расстоянии от инициирующего кодона имеется последовательность AUG, расположенная со сдвигом рамки. При синтезе белка в 1% случаев рибосома ошибается и, проскальзывая, начинает синтез с него. На тысячу правильных белков синтезируется десяток полипептидов с бессмысленной последовательностью. Благодаря вырожденности кода и нейтральным мутациям, не подпадающим под действие отбора, эта последовательность может меняться. Даже случайная последовательность аминокислот может проявлять слабую ферментативную активность, или связываться с каким-нибудь белком или нуклеиновой кислотой клетки. Вполне вероятно, что один из таких полипептидов начнёт подавлять какой-нибудь метаболический путь в клетке, благоприятствуя тем самым увеличению числа образующихся вирусных частиц. И тогда вирус с такой мутацией получит преимущество перед другими - эта мутация закрепится и затем начнётся отбор по совершенствованию этого вновь образованного белка.
У высших, кстати, такие перекрывающиеся гены встречаются редко не потому, что отбор не может их создать, а потому, что там вырожденность кода аминокислот служит другим функциям регуляции на более высоких уровнях. Внутри участков ДНК, кодирующих последовательности белков, часто содержатся места связывания различных регуляторных белков. Благодаря различиям в содержании разных оснований меняется ширина малого и большого жёлоба ДНК: если такие вариации совпадают с шагом спирали, происходит изгиб ДНК, способствующий её узнаванию рядом белковых факторов, или сворачиванию в кольцевую структуру, благодаря чему именно в этом месте на ДНК садитсянуклеосома при компактизации ДНК.

Большинство белков высших организмов состоят из доменов, разнообразие которых весьма ограничено. И новые белки высших строятся не каждый раз ''по-новой'', а путём перетасовки таких доменов. Исходные белки, из которых произошли эти домены, образовались ещё у прокариот: делятся прокариоты быстро и 4 миллиарда лет - достаточное время для нахождения оптимальной структуры, состоящей из нескольких десятков аминокислот.

Вот грубая схема того, как происходит развитие организма из зародыша: в исходной ДНК содержится информация о структурных белках и белках, отвечающих за метаболизм организма. Кроме того, имеется сеть регуляторных элементов, осуществляющая регуляцию экспрессии этих генов. Сначала включён один набор генов, с которых синтезируется набор белков, служащих для построения начальных клеточных структур и процессов. Когда определённых белков накопится достаточное количество, они сами, или продукты их действия связываются с определёнными участками ДНК и выключают ряд одних, или включают работу новых генов. Дифференцировка клеток зародыша происходит из-за того, что в зародышевой клетке уже имелся градиент концентраций веществ, способных вмешиваться в работу регуляторов экспрессии, поэтому делящиеся клетки в разных частях зародыша комплексы работающих генов оказываются разными. Эти клетки начинают потом секретировать вещества, влияющие на развитие соседних клеток. И движение клеток зародыша происходит из-за разности концентраций веществ, секретируемых клетками в других частях организма. Сложная, саморазвивающаяся система, но основные черты, почему происходит такое развитие, уже понятны.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Популярные статьи:

Последние статьи

Полезно знать:

Атеисты и верующие: взгляд на смерть

News image

Lady Evil, Flora, Berserk. 1. Краткое описание проекта. Тема: Влияние мыслей о смерти на образ жизни у по...

Теологический агностицизм в диалоге с религией и атеизм

News image

А что если Бог определил меня себе в атеисты? Станислав Ежи Лец К размышлениям на тему о те...

Словарь Атеиста:

ЦАГ - ЦИС

ЦАГАН-САРА-ХУРАЛ (монг., букв. — „молебствие белому меся­цу ) , цагалган - один из наиболее соблюдаемых до наст. вр. пр...

Авторизация



Движение атеизма:

Атеисты пишут Путину

News image

В Москве состоялась пресс-конференция Атеистического союза В день космонавтики, 12 апреля, Атеистический союз Москвы (АТОМ) провел пресс-конференцию под названием Нет мр...

В защиту свободы совести и светского государства

News image

Мы, участники 1-й антиклерикальной научно-практической конференции «Наука, религия, атеизм», выражаем глубокую тревогу по поводу нарастания в Российской Федерации проявлений клерикализма, в ...

Союз безбожников

News image

В бессмертном «Золотом теленке» Ильи Ильфа и Евгения Петрова шофер «Антилопы Гну» Адам Козлевич чуть было не стал жертвой ксендзов, пы...

Итоги первой безбожной пятилетки

News image

Преамбула Когда прошёл первый год, мы радовались. Радовались ежемесячной посещаемости 500 посетителей, а сейчас такие цифры считаем плохим днём . Радовались ссылкам с ...

Обращение членов Атеистического общества Москвы (ATOM)

News image

Мы, нижеподписавшиеся члены Атеистического общества Москвы (ATOM) и Российского Гуманистического общества (РГО), определяем атеизм как отсутствие веры в существование бога и ...

Безбожники недовольны президентом Путным

News image

Вчера в Институте развития прессы Атеистическое общество Москвы (ATOM) провело пресс-конференцию Атеисты против наступления церкви на свободу совести . Пр...