Транскрипция

Примерно в 2002 году я попытался осилить молекулярную биологию. Прочел массу литературы по этому вопросу в том числе и статью “Лекция №5. Синтез ДНК, РНК и белков”. Лекция читалась в Московском физико-техническом институте на факультете молекулярной и биологической физики и этот материал должны были все знать от студента до академика.

Но сейчас эта лекция исчезла из интернета, да и сам факультет преобразовали. А вот принципы молекулярной биологии остались те же. Примерно, так интерпретируется режим транскрипции во всех учебных заведениях мира, в том числе и в данной лекции:

“Транскрипция – синтез РНК на ДНК, то есть синтез комплементарной нити РНК на молекуле ДНК осуществляется ферментом РНК-полимеразой. …у высших организмов (эукариотов) – несколько ферментов, они называются РНК-полимеразаⅠ, РНК-полимераза Ⅱ, РНК-полимераза Ⅲ… Каждый вид эукариотической РНК-полимеразы обладает своими специальными функциями, то есть транскрибирует определенный набор генов”.

Как видите смысл транскрипции заключается в том, чтобы информацию, записанную в ДНК в виде гена, пе ренести на РНК. РНК (рибозонуклеиновая кислота) представляется, как кусочек ветви ДНК, только в ней основания связаны не с дезоксирибозой, как в ДНК, а с рибозой.

Как обычно везде и все указывают на 3 этапа транскрипции: инициацию, элонгацию и терминацию. И это оказывается важным, ибо на каждом из этих участков работают свои органеллы.

Оказывается, что в транскрипции участвует не только конкретный ген, который формирует непосредственно сам белок, но и некоторое окружение этого гена. Это так называемый промотор, который указывает на начало транскрибируемого гена, и терминатор, который определяет конец гена. Это внутренние коды для процесса транскрипции, как коды языка html для браузера.

Как водиться, во всех рассказах о транскрипции указывается или подразумевается, что транскрипция начинается с расплетения некоторого участка ДНК. Вот какую я нашел картинку в статье "Транскрипция и регуляция экспрессии генов."

Первым делом ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой распознается промотор данного гена. А что значит распознается? Это значит, что это фермент обнаружил так называемый ТАТА-бокс, иначе говоря такую последовательность – …ТАТААА… Представляете, как этот фермент, кусочек биологической ткани, на много меньше клетки, в которой происходит данное явление, вдруг узнал эту последовательность? А как узнал? Наверное авторы этой модели предполагают, что в этом ферменте хранился образ данной цепочки с ним и сравнилась обнаруженная последовательность.

Мало того, что ДНК-зависимая РНК-полимераза распознала эту последовательность, так она еще нашла и притащила к основаниям этого бокса комплементарные для них пары и соединила эти комплементарные основания. И это еще не все. Вопреки всем законам природы она на эти спаренные основания посадила не дезоксирибозу, как это требуется в репликации, а посадила рибозу по воле ученого. И это только для того, чтобы РНК-полимеразы смогли и дальше наращивать нуклеотиды с рибозой и получить молекулу РНК.

Пока ДНК-зависимая РНК-полимераза выполняла свою не легкую работу три полимеразы: РНК-полимеразаⅠ, РНК-полимеразаⅡ и РНК-полимеразаⅢ толпились возле транскрибируемого гена, пытаясь определить, которой из них браться за работу. Что это за ген? Это ген белка, предназначенного для строительства органов объекта (иРНК), ген белка, предназначенного для строительства рибосомы (рРНК) или это ген, предназначенный для транспортной РНК (тРНК), в которой всего один триплет.

А что если в матричном или информационном гене окажется тройка, которая покажется привлекательной для транспортной молекулы, да еще и после этой тройки будут следовать несколько пар из концевого бокса, но не полный бокс, а какие-то смысловые кодоны? Не возникнет ли конфликт?

А может быть сами эти 3 полимеразы ничего не решают? Может быть что-то укажет какой полимеразе работать с этим геном? Тогда возникает вопрос: что и как дает указание полимеразам? И откуда взялось это “что”? В общем вопросов множество: как движется?, почему движется туда, а не сюда?, куда деваются эти все участники транскрипции после ее окончания?, уходят в запас или разлагаются на составные части? Бесконечная череда вопросов без ответов. Да и нельзя дать ответы на эти вопросы, потому что транскрипция осуществляется немножко не так.

Все знают, что есть стволовые клетки и знают, что эта клетка может синтезировать любой белок. А чем отличается стволовая клетка от соматической? Только тем, что соматическая клетка уже синтезировала некоторое количество белков в режиме транскрипции. Это уже почтенная дама, а не мадмуазель.

Но ведь стволовая клетка обладает всеми необходимыми органеллами для полноценной ее работы. Ее ДНК сконденсирована белками гистонами, в митохондриях есть белок порин, при делении стволовой клетки появляется белок тубулин для строительства веретена, хромосомы крепятся к стенкам ядрышка соответствующими белками и наверное есть еще какие-нибудь белки, о которых мы не знаем.

Откуда появились в новой клетке эти белки? Их в клетке ровно столько сколько надо. Что они перешли из материнской клетки? А в материнской их не осталось? Такое маловероятно.

Если внимательно посмотреть (мысленно) на ДНК, то увидим, что гистоны, а их несколько видов, намертво соединены с ней. Также крепко сидят на ДНК белки соединяющие хромосомы с ядрышком. И судя по относительной устойчивости существования хромосом и аналогичного свертывания молекулы, можно заключить, что белки соединяются с молекулой в определенных местах.

А это значит, что эти белки сидят на своих генах. Все внутриклеточные белки строятся непосредственно на ДНК без транскрипции и трансляции, без расплетения молекулы. Возможно, что экспрессию этих генов вызывают потоки фотонов от распадающегося веретена или какие-нибудь сигналы, появляющиеся в клеточных центрах. Неизвестно.

Заблуждением молекулярной биологии является и то, что транспортная РНК синтезируется при помощи транскрипции. Достаточно подействовать на аминокислоту соответствующим светом (потоком фотонов) и ее три точки также засветятся цветами привлекательными для свободных, подчеркиваю – свободных, оснований, и эти основания гравитационно подтянутся к аминокислоте, удовлетворят ее излучающие связи, и они перестанут светится. А свободные связи оснований этого комплекса станут привлекательными для триплетов РНК.

А теперь давайте отвлечемся от полимераз и посмотрим на природу явлений. Все знают, что сахар (дезоксирибоза) в молекуле ДНК имеет правую ориентацию, но не все четко понимают, что это такое. Это ориентация портит жизнь многим биологам-исследователям. Они пытаются синтезировать ДНК в пробирке, но оказывается, что очень сложно получить сахар одной ориентации. Всегда получается смесь правого и левого сахара. Как говорят ученые – рецемат.

Путем всяческих ухищрений иногда удается получить небольшие куски ДНК, но они как бы не живые. Этим делом занимался Анатолий Альтштейн. Он получил какие-то прогены, но дальше этого дело не пошло.

Так получается, что биологи не знают сути этой злополучной ориентации. А это дело очень простое, если понять истоки этой ориентации. В природе энергия существует в виде квантов энергии. Все виды энергии: потенциальной, кинетической, тепловой, химической и тому подобное, просто формы объединения и проявления энергии квантов. Так вот эти кванты энергии бывают правой и левой ориентаций. В одном кванте вихри электрического и магнитного полей вращаются в одном направлении, а в другом кванте в противоположном. Кванты одинаковой ориентации блокируются в фотоны. Об этом можно прочесть в статьях "Квант, из чего он состоит" и "Квант энергии, как устроен и как движется".

Фотоны одной и той же ориентации конденсируются в виде частиц, в данном случае нас интересуют электроны. Электрон просто состоит из квантов энергии. Он их излучает и поглощает, другого просто нет. Электроны с одной ориентацией фотонов имеют такой спин, а с электроны с другой ориентацией обладают противоположным спином. Об этом в статье "Устройство электрона"

И вот оказывается, что каждый электрон может поглощать и излучать только фотоны своей полярности, а с фотонами другой полярности такое не происходит. В каждом атоме много электронов, но в химической ковалентной связи чаще всего участвует один электрон. Этот электрон в некоторых атомах может быть той или иной полярности.

Если один атом содержит электрон одной ориентации, а другой такой же атом содержит электрон другой ориентации, то такие атомы называют хиральными. Подробнее о физической сущности хиральности можно узнать в статье ”Что такое хиральность. Часть 1 и 2”

В молекуле может быть несколько рабочих электронов (которые в рассматриваемых условиях могут образовывать химические связи) и некоторые из них могут обладать разной хиральностью. Вот и в дезоксирибозе есть такой электрон, который может менять свою ориентацию, и тот же сахар может быть правым или левым.

Так случилось в природе, что если хиральный узел правого сахара заставить, под определенным потоком фотонов, светится соответствующим светом, то этот свет будет притягивать к себе то или иное основание и образовывать химическую связь. Так образуются нуклеотиды. Комплементарные нуклеотиды образуют пары и через фосфат группируются в полноценную ДНК.

В результате этих химических реакций может быть так, что хиральный узел сахара изменил свою хиральность или может быть существует изначально узел с другой хиральностью, который модифицируется соединением сахара и основания. У оснований (аденин, гуанин и цитозин) есть электроны, которые понимают эту хиральность. А у тимина такой возможности нет, но зато такая возможность есть в урацила.

На рисунке 2 изображено одно звено молекулы с гуанином и цитозином.

В присоединенном гуанине возбуждается в ответ другой какой-то электрон, который генерирует свет приемлемый для рибозы. Может быть это электрон, участвующий в связи с цитозином, но он теперь светится светом понятным для рибозы, но не приемлем для гуанина. Так бывает. Например, водород много с чем соединяется, а у него всего один электрон.

Так соединяются еще аденин и цитозин. А тимин не содержит в себе такого электрона, и вместо тимина к тимину присоединяется урацил, который обладает сродством к рибозе.

Но возможен и другой путь синтеза РНК. Рисунок 3.

Естественно, что в такой модели транскрипции никакого промотора, терминатора и другой такой экзотики не нужно. Все хиральные узлы светятся только у одного гена и как только все они погаснут, то есть все требуемые основания их закроют и посадят на себя рибозу, связь оснований с дезоксирибозой разрушится. РНК обретет свободу, но ее открытые основания будут светится светом требуемым для транспортных РНК.

Конечно, если кто-нибудь понял предложенную модель, то может задастся вопросом: а зачем нам, точнее природе, хиральность? Может быть проще при транскрипции работать с электронами одной и той же полярности, просто перейдя на другие энергетические уровни? На эти вопросы я отвечу так.

Дело в том, что наш живой мир расположен под горбом кривой излучения абсолютно черного тела. И несмотря на то, что теоретически спектр всевозможных излучений может содержать примерно 10⁴² линий, наш спектр очень и очень узок по сравнению с общим спектром. Посмотрите на спектр водорода. Ну сколько там серий? Тысячи, пусть миллионы – это капля в море.

Если учесть всю мозговую деятельность, то может быть такое число и работает в живой материи. Но если все эти сигналы репликации, транскрипции, трансляции, ощущения и других явлений строго регламентированы, то сигналы морфологического строения организма не поддаются никакой конкретизации. Эти сигналы более распространенные, спектр их значительно шире, вышеуказанных всех сигналов.

Спектр морфологических сигналов перекрывает остальные спектры и поэтому он забивает все другие спектры. Это примерно так, как вы в ярко освещенной комнате будете что-то искать, подсвечивая себе фонариком. Фонарик не поможет в этом. А вот если в комнате будет свет одной поляризации, а фонарик светит другой поляризацией, то свои вещи вы будете находить.

Природе и пришлось, волей-неволей, придать морфологическому строительству другой инструмент, другую хиральность. И связала она эти два мира, через транскрипцию. В нормально работающем организме экспрессия генов осуществляется морфологическими фотонами или более понятно голографическими фотонами. Как это происходит рассказано в статье о морфогенезе

Может быть природа пробовала и другие пути строительства живого, но они не прижились эволюционно.