РНК. По мнению Крика, промежуточный комплекс все же получается, но более сложным путем, с участием т-РНК (адаптор). При этом один конец макромолекулы т-РНК избирательно образует лабильную связь с остатком определенной аминокислоты («узнает» ее) за счет реакции АМФ—АК с группой ОН рибозы:

H2N-CHR-COO-0-Ads + HO-T-PHK .1Фермент]», H2N-CHR-COO~T-PHK + А&-@

а второй присоединяет триплет нуклеотидов (кодон), который комплементарен трем нуклеотидам, находящимся на этом конце т-РНК.

В соответствии с адапторной гипотезой Крика в синтезе белка участвует 20 специфических т-РНК (по одной на каждую аминокислоту). Решающую роль в выборе аминокислоты играет селективный фермент, обладающий сродством к боковой группе (R) этой кислоты и к ее адаптору.

Образовавшиеся комплексы АК—т-РНК затем диффундируют к рибосомам *, которые ориентируют их относительно одноцепоч-ной и-РНК таким образом, чтобы обеспечить точное «считывание» генетического кода, т. е. строго определенную последовательность остатков аминокислот. В дальнейшем расщепляется богатая энергией связь АК—т-РНК с возникновением энергетически бедной пептидной связи:

H2N—CHR'—COO—т-РНК'+HaN—CHRff—СбО—т-РНК*-*--*? H2N— CHR'—CO—N H —СН R" —COO—P H Кe -f- т-РН К'

* Мельчайшие структурные элементы клетки, различимые только t помощью электронного микроскопа. Фактически участвует в синтезе белка ие одна рибо-i сома, а цепочка рибосом (полирибосома). С помощью рибосом, извлеченных из клетки, можно вести этот процесс вне ее, т. е. «in vitro».

На рис. 73 изображена схема одного из этапов роста полипептидной цепи [104]. В результате присоединения новых АК—т-РНК и движения рибосом (точнее, полирибосом) по цепи и-РНК образуется белковая макромолекула, которая затем отделяется от матрицы и-РКН.

Биосинтез белка сопровождается уменьшением свободной энергии, несмотря на то, что А/7 образования пептидной связи из самих аминокислот больше нуля; объясняется это тем, что пиро-фосфатная связь АТФ поставляет недостающую энергию смешанному ангидриду (с. 331) и комплексу АК—т-РНК, являющимся как бы активированными предшественниками синтеза белка.

Можно осуществить синтез полипептидов, сходных по химическому строению с белками, в лабораторных условиях; для этого сначала отщепляют воду от двух молекул аминокислот, предварительно «защищая» аминогруппу одной из них и карбоксильную группу другой (метод блокирования):нго+

X—N Н—R' — СООН + N Н г—R * — COOYXN Н R 'CONHR "COOY>- H2NR 'CON HR "СООН

г ид рол из

где X — защитная группа, например «-N02C6H4S—, a Y+— прото+

визированный триэтиламин HN (С2Н5)3.

Аналогично из дипептида синтезируют трипептид, из него—' тетрапептид и т. д., получая в конечном итоге полипептиды со строго определенным чередованием аминокислотных остатков. Во всех этих реакциях дегидратирующим агентом обычно служат диимиды:

QHn—N=C=N—QHu + HaO-^QHuNHCONHCeHu

Метод блокирования был использован для синтеза моподисперс-ных олигомеров, например олигоэфиров (блокирующая группа.— С6Н6СН2):

2СЯН*СНАООССОС1+НОСН,СН2ОН

—HCI

избыток

+U OC-/J4-COCI*2С6НБСН2ООС—^_Ч_соосн2сн2он — >.

1) гидролиз

2) +SOCI

свнБсн2о-[-со-~^~^--соосн2сн2о--]2-со-^~Ч-соосн2свн1

+CeH6CH1OOC-^j4_COOCH,CHitOH и т. д.

+ C1—СО COC1CEH5CH20-[-CO-^_4_COOCH2CH20^_CO-^J>-COOCHACEH5

Принципиально новым подходом к этому вопросу является твердофазный пептидный синтез [105] (С. Меррифиль, 1962), где растущая цепь все время химически связана со стороны группы СООН с таким трехмерным полимером, как хлорметилированпый сополимер стирола и дивинилбензола (с. 606), подвергнутый еще нитрованию (полимер обозначен через П):

+HCI XA.Y, ХА3У и т. д

П-СН^+ХАД ——»? П-СН^Х П-СН,А, ?

+НС]

^П-СНаА^Аз ... А„Х 3—П-СН2ОН + кгА2А9 ... Ап (здесь А1} А2, . . Ал — остатки различных аминокислот).

Вследствие нерастворимости прикрепленного к сетчатому полимеру полипептида упрощается его очистка, повышается выход (при обычном методе синтеза инсулина, состоящего из 221 стадии, суммарный выход ничтожно мал; новый метод дает выход 68%) и практически исключается рацемизация. Новый метод может быть автоматизирован, и с некоторыми изменениями он пригоден для синтеза полисахаридов и полинуклеотидов.

Машинным способом С. Меррифильда был осуществлен полный синтез двух белков—инсулина и рибонуклеазы, которые после очистки не отличались от природных ни по структуре, ни по специфической активности. Как показал К. Анфинсен на примере рибонуклеазы, при этом не потребовалось никаких дополнительных мер для создания соответствующих вторичной и третичной структур, так как они предопределялись первичной структурой.

В заключение следует отметить, что при воспроизведении ДНК возможно появление «ошибочных» звеньев, например вследствие перехода остатка тимина в енольную форму:

СН3 (> СН3 ОН ? • •

С— С С—1 ' "

НС^ \VJH НС^ С%*...

I И T И

О О...

Поскольку новая форма в отличие от исходной способна образовывать три водородные связи вместо двух, «дочерняя» д