РНК Галстук-клуб
RNA Tie Club был неформальным научным клубом, отчасти предназначенным для юмористической деятельности. [1] избранных ученых, которые интересовались тем, как белки синтезируются из генов, в частности из генетического кода . [2] Он был создан Георгием Гамовым по предложению Джеймса Уотсона в 1954 году. [2] когда связь между нуклеиновыми кислотами и аминокислотами в генетической информации была неизвестна. Клуб состоял из 20 полноправных членов, каждый из которых представлял аминокислоту, и четырех почетных членов, представляющих четыре нуклеотида . Задача членов клуба заключалась в том, чтобы придумать возможные решения и поделиться ими с другими членами.
Первым важным документом Клуба связей РНК была Фрэнсиса Крика в гипотеза адаптера 1955 году. Экспериментальная работа над этой гипотезой привела к открытию транспортной РНК — молекулы, несущей ключ к генетическому коду. Большая часть теоретических наработок и предварительных экспериментов по генетическому коду была проделана членами клуба в течение десятилетия. Однако конкретный код был обнаружен Маршаллом Ниренбергом , не членом организации, получившим за это открытие Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1968 году.
История [ править ]
Предыстория [ править ]
В 1953 году английский биофизик Фрэнсис Крик и американский биолог Джеймс Уотсон , работая вместе в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, вывели структуру ДНК , основного генетического материала организмов. [3] Считается, что он связывает генетическую информацию в ДНК с белками. [4] К 1954 году стало понятно, что путь генетической информации включает ДНК , РНК и белки. Однако структура и природа РНК все еще оставались загадкой (конкретные молекулы РНК были известны только в 1960 г.). [5] ), особенно то, как РНК участвует в синтезе белка. [6] В своем письме Крику Уотсон назвал эту проблему «загадкой жизни». [5]
Советско-американский физик Джордж Гамов из Университета Джорджа Вашингтона предложил первую схему синтеза белка из ДНК. [7] [8] В начале 1954 года он провел несколько дней в Вудс-Хоул на Кейп-Коде с Криком, Уотсоном и Сидни Бреннер , обсуждая генетику. [2] Основываясь на модели Уотсона-Крика , он предложил «гипотезу прямой матрицы ДНК», утверждающую, что белки синтезируются непосредственно из двухцепочечных бороздок ДНК. [9] Предполагалось, что четыре основания ДНК синтезируют 20 различных аминокислот в виде триплетов с перекрывающимися нуклеотидными последовательностями. [10] Он опубликовал свою гипотезу в выпуске журнала Nature от 13 февраля 1954 года , объяснив:
Мне кажется, что такую процедуру трансляции можно легко установить, рассмотрев отношения « ключ-замок » между различными аминокислотами и ромбовидные «дырки», образованные различными нуклеотидами в цепи дезоксирибонуклеиновой кислоты... Один Можно предположить, что свободные аминокислоты из окружающей среды захватываются «дырками» молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты и таким образом объединяются в соответствующие пептидные цепи. [11]
Фонд [ править ]
В мае 1954 года Уотсон посетил Гамова, который находился в творческом отпуске в Калифорнийском университете в Беркли . Обсуждая гипотезу Гамова, он предложил создать клуб из 20 человек для разработки генетического кода. [2] Гамов сразу же придумал Клуб связи РНК, чтобы «разгадать загадку структуры РНК и понять, как она строит белки», добавив девиз «сделай или умри; или не пытайся». [12]
Таким образом, клуб состоял из 20 выдающихся ученых, каждый из которых соответствовал определенной аминокислоте, плюс четыре почетных члена (С. Бреннер, ВАЛ. Ф. Липман, А. Сент-Дьёрдьи и еще один человек), по одному на каждый нуклеотид . [12]
Каждый участник получил шерстяной галстук с вышитой спиралью, отсюда и название «Клуб галстуков РНК». [12]
Участники [ править ]
| Член | Обучение | Обозначение галстук-клуба РНК | Офицерское звание |
|---|---|---|---|
| Георгий Гамов | Физик | ЗЕМЛЯ | Синтезатор |
| Александр Рич | Биохимик | АРГ | Лорд-хранитель печати британского кабинета министров |
| Пол Доти | Физический химик | АСП | |
| Роберт Ледли | Математический биофизик | АСН | |
| Мартинас Икас | Биохимик | СИС | Архивариус |
| Робли Уильямс | Электронный микроскопист | ГЛУ | |
| Александр Дунс | Биохимик | ГЛН | |
| Ричард Фейнман | физик-теоретик | ГЛИ | |
| Мелвин Кэлвин | Химик | ЕГО | |
| Норман Симмонс | Биохимик | С | |
| Эдвард Теллер | Физик | ЛЕЯ | |
| Эрвин Чаргафф | Биохимик | СВЕТ | |
| Николас Метрополис | Физик, Математик | ИЗ | |
| Гюнтер Стент | Физический химик | ПТО | |
| Джеймс Уотсон | Биолог | ПРО | Оптимист |
| Гарольд Гордон | Биолог | БЫТЬ | |
| Лесли орган | Химик-теоретик | ТРР | |
| Макс Дельбрюк | физик-теоретик | ГТО | |
| Фрэнсис Крик | Физик | ТИР | Пессимист |
| Сидни Бреннер | Биолог | ВАЛ |
Галстук и булавка для галстука [ править ]
Члены Клуба галстуков РНК получили черный шерстяной галстук с изображенной на нем зелено-желтой спиралью РНК. Оригинальный дизайн галстука был разработан Оргелем, а окончательный узор переработан Гамовым. [12] Выкройку галстука Гамова Уотсон доставил в галантерейный магазин в Лос-Анджелесе на Колорадо-авеню, причем портной пообещал изготовить галстуки по 4 доллара за штуку. [13] Вместе с каждой ничьей члены клуба должны были получить золотую булавку для галстука с трехбуквенной аббревиатурой обозначения аминокислоты их клуба. Возможно, не все участники получили свой значок. Гамов, однако, несколько раз носил значок, что часто вызывало замешательство и вопросы, почему он носил «неправильные инициалы». [13]
Успехи [ править ]
Клуб RNA Tie никогда не проводил официальных собраний всех своих членов. [2] Члены посещали друг друга, чтобы обсудить научные разработки, обычно связанные с сигарами и алкоголем. Это позволило установить связи и близкую дружбу среди этой научной элиты и оказалось питательной средой для творческих идей. Члены отправляли друг другу письма и препринты статей, предлагая новые концепции и идеи. [14]
Число нуклеотидов в кодоне [ править ]
Используя математику, Гамов постулировал, что нуклеотидного кода, состоящего из трех букв (троек), будет достаточно для определения всех 20 аминокислот. [11] Эта концепция лежит в основе « кодонов » и устанавливает верхний и нижний предел их размера. Гамов просто подсчитал, что количество оснований и их комплементарных пар в цепи ДНК может создать 20 полостей для аминокислот, а это означает, что 20 различных аминокислот могут участвовать в синтезе белка. [15] Он назвал это взаимодействие ДНК и белка «алмазным кодом». [16] Хотя предположение Гамова о том, что ДНК напрямую синтезирует белки, оказалось ошибочным, [10] триплетный код стал основой генетического кода. [16]
Кодоны [ править ]
Сидни Бреннер предложил концепцию кодона — идею о том, что три неперекрывающихся нуклеотида могут кодировать одну аминокислоту. [17] Его доказательство включало статистические данные и экспериментальные данные, полученные на основе аминокислотных последовательностей белков.
адаптера Гипотеза
Фрэнсис Крик предложил « гипотезу адаптера » (название, данное Бреннером). [18] ), предполагая, что некая молекула перенесла аминокислоты и расположила их в правильном порядке, соответствующем последовательности нуклеиновой кислоты. [19] Эта гипотеза противоречила гипотезе Гамова о прямой матрице ДНК, утверждавшей, что ДНК не может напрямую синтезировать белки, а вместо этого требует других молекул, адаптеров для преобразования последовательностей ДНК в аминокислотные последовательности. Он также предположил, что таких отдельных молекул-адаптеров существует 20. [20] [21] Позже это было подтверждено Робертом Холли , и молекулы-адаптеры были названы транспортными РНК (тРНК). [22]
Напечатанный документ, распространенный среди членов Клуба связей РНК в январе 1955 года под названием «О вырожденных шаблонах и гипотезе адаптера: заметка для Клуба связей РНК», описывается как «одна из самых важных неопубликованных статей в истории науки». , [23] [24] и «самая известная неопубликованная статья в анналах молекулярной биологии». [24] Уотсон вспоминал: «Самая известная из этих [неопубликованных] заметок Фрэнсиса со временем полностью изменит наше представление о синтезе белка. [2]
Личные успехи [ править ]
Шесть членов RNA Tie Club стали лауреатами Нобелевской премии: Ричард Фейнман, Мелвин Кэлвин, Джеймс Уотсон, Макс Дельбрук, Фрэнсис Крик и Сидни Бреннер. Однако конечная цель понимания и расшифровки кода, связывающего нуклеиновые кислоты и аминокислоты, была достигнута Маршаллом Ниренбергом , который не был членом РНК-клуба, [25] и получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1968 году вместе с Холли и Хар Гобиндом Хораной . [26]
Ссылки [ править ]
- ^ Штраус, Бернард С. (01 марта 2019 г.). «Мартинас Йчас: «Архивариус» Галстук-клуба РНК» . Генетика . 211 (3): 789–795. дои : 10.1534/genetics.118.301754 . ISSN 1943-2631 . ПМК 6404253 . ПМИД 30846543 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж Уотсон, Джеймс Д. (2007). Избегайте скучных людей: уроки из жизни в науке . Издательство Оксфордского университета. п. 112. ИСБН 978-0-19-280273-6 . OCLC 47716375 .
- ^ Уотсон Дж.Д., Крик Ф.Х. (1953). «Молекулярная структура нуклеиновых кислот: структура нуклеиновой кислоты дезоксирибозы» . Природа . 171 (4356): 737–8. Бибкод : 1953Natur.171..737W . дои : 10.1038/171737a0 . ПМИД 13054692 . S2CID 4253007 .
- ^ Уотсон, доктор медицинских наук; Крик, FH (30 мая 1953 г.). «Генетическое значение структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты» . Природа . 171 (4361): 964–967. Бибкод : 1953Natur.171..964W . дои : 10.1038/171964b0 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 13063483 . S2CID 4256010 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Кобб, Мэтью (2017). «60 лет назад Фрэнсис Крик изменил логику биологии» . ПЛОС Биология . 15 (9): e2003243. дои : 10.1371/journal.pbio.2003243 . ПМК 5602739 . ПМИД 28922352 .
- ^ Парди, AB (1954). «Предшественники нуклеиновых кислот и синтез белка» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 40 (5): 263–270. Бибкод : 1954PNAS...40..263P . дои : 10.1073/pnas.40.5.263 . ПМК 534118 . ПМИД 16589470 .
- ^ Стегманн, Ульрих Э. (01 сентября 2016 г.). « Переосмысление« генетического кодирования »: анализ фактического использования» . Британский журнал философии науки . 67 (3): 707–730. дои : 10.1093/bjps/axv007 . ISSN 0007-0882 . ПМЦ 4990703 . ПМИД 27924115 .
- ^ Рич, Александр (2009). «Эра пробуждения РНК: Структурная биология РНК в первые годы» . Ежеквартальные обзоры биофизики . 42 (2): 117–137. дои : 10.1017/S0033583509004776 . ISSN 0033-5835 . ПМИД 19638248 . S2CID 2285884 .
- ^ Хейс, Брайан (1998). «Информатика: изобретение генетического кода» . Американский учёный . 86 (1): 8–14. дои : 10.1511/1998.17.3338 . ISSN 0003-0996 . JSTOR 27856930 . S2CID 121907709 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Сегре, Джино (2000). «Большой взрыв и генетический код» . Природа . 404 (6777): 437. дои : 10.1038/35006517 . ПМИД 10761891 . S2CID 205005362 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Гамов, Г. (1954). «Возможная связь между дезоксирибонуклеиновой кислотой и белковыми структурами» . Природа . 173 (4398): 318. Бибкод : 1954Natur.173..318G . дои : 10.1038/173318a0 . S2CID 4279494 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Лили Э. Кей (2000). Кто написал книгу жизни?: История генетического кода , Stanford University Press. ISBN 9780804734172 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Уотсон, доктор медицинских наук (2002). Гены, девочки и Гамов: после двойной спирали . Нью-Йорк: Рэндом Хаус. ISBN 0-375-41283-2 . OCLC 47716375 .
- ^ Фридберг, Эррол С.: Писательная жизнь Джеймса Д. Уотсона , Cold Spring Harbor Laboratory Press, сентябрь 2004 г.
- ^ Ватанабэ, Кимицуна (30 мая 2001 г.). «Генетический код: Введение». ЭЛС (1-е изд.). John Wiley & Sons, Ltd., стр. 1–10. дои : 10.1002/9780470015902.a0000809.pub2 . ISBN 978-0-470-01617-6 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Хейс, Брайан (1998). «Информатика: изобретение генетического кода» . Американский учёный . 86 (1): 8–14. дои : 10.1511/1998.17.3338 . ISSN 0003-0996 . JSTOR 27856930 . S2CID 121907709 .
- ^ Бреннер, Сидней: О невозможности всех перекрывающихся триплетных кодов , 1956,
позже опубликовано в PNAS: PNAS USA. 1957 г., 15 августа; 43 (8): 687–694. - ^ Крик, Фрэнсис (1955). «О вырожденных шаблонах и гипотезе адаптера: заметка для Клуба связей РНК» . Национальная медицинская библиотека . Проверено 21 июля 2022 г.
- ^ Крик, Фрэнсис и Бреннер, Сидней: Некоторые сноски по синтезу белка: заметка для Клуба связей РНК. Декабрь 1959 года.
- ^ Крик, Фрэнсис: От ДНК к белку О вырожденных матрицах и гипотезе адаптера: заметка для Клуба связей РНК , 1955.
- ^ Крик, Фрэнсис: Что за безумное преследование 1988, стр. 95-96.
- ^ Барчишевская, Мирослава З.; Перриг, Патрик М.; Барчишевский, Ян (2016). «тРНК — золотой стандарт молекулярной биологии» . Молекулярные биосистемы . 12 (1): 12–17. дои : 10.1039/c5mb00557d . ПМИД 26549858 .
- ^ «Фрэнсис Крик — Профили в результатах научного поиска» . Profiles.nlm.nih.gov . Проверено 21 июля 2022 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Фрай, Майкл (2022). «Гипотеза об адаптере Крика и открытие транспортной РНК: эксперимент, превосходящий теоретические предсказания» . Философия, теория и практика биологии . 14 . дои : 10.3998/ptpbio.2628 . ISSN 2475-3025 . S2CID 249112573 .
- ^ Эверсон, Тед: Ген: историческая перспектива , стр. 90-91.
- ^ Назарали, Адиль Дж. (01.06.2011). «Маршалл Ниренберг 1927–2010» . Клеточная и молекулярная нейробиология . 31 (6): 805–807. дои : 10.1007/s10571-011-9709-y . ISSN 1573-6830 . ПМИД 21630009 . S2CID 35080749 .