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:

Обыкновенный кальвинизм

News image

Деятельность любого реформатора, как правило, приводит совсем не к тем результатам, на которые он рассчитывал, и ...

Статистическое зазеркалье

News image

Намедни, добравшись, наконец до Афона, Президент РФ В.В. Путин походя завершил долгую дискуссию по поводу ре...

Словарь Атеиста:

АНТ - АТЕ

АНТРОПОМОРФИЗМ    (от   греч. anthropos  — человек, morphe — форма)   -  олицетворение явле­ний природы, религ. и мифологич. представлений и образов, перене­сение на них присущих человеку свойств. А...

Авторизация



Движение атеизма:

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...

Открытое письмо Атеистического общества Москвы

News image

президенту РФ В. В. Путину, премьер-министру М. М...

Открытое письмо АКМО Буревестник

News image

6 июля 2001 года нами, Алтайской краевой общественной молодежной организацией Буревестник , была подана заявка в администрацию города Барнаула на...

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 ...

Согласно новому исследованию университета Миннесоты, ат

News image

Миннеаполис / Сент-Пол (28.03.2006) - Согласно национальному опросу исследователей из департамента социологии  университета Миннесоты,   возростающее американское принятие религиозного разнообразия не от...