Трансляция

Трансляция – это синтез белков на матричной РНК. Каждая тройка звеньев мРНК кодирует в основном одну из, примерно, 20 аминокислот. Надо найти механизм, который бы анализировал тройки (кодоны) мРНК, находил требуемые для них аминокислоты и соединял эти аминокислоты пептидными связями.

После обработки всех кодонов получится линейная пептидная цепь, иначе – молекула белка. Дальше белок освобождается от матрицы и затем сам сворачивается в нужную форму. Какой же механизм трансляции предлагает молекулярная биология.

Вот что пишет по этому поводу Википедия.

Трансляция (от лат. translatio — «перенос, перемещение») — осуществляемый рибосомой процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК, мРНК); реализация генетической информации.

На современном этапе развития молекулярной биологии никто не сомневается в том, что синтез белков в клетке осуществляется рибосомой. Ученый мир представляет рибосому в виде шара или несколько вытянутого эллипсоида. Примерно так. Рис. 1.

А состоит этот шар из рибосомных (специфических) РНК и белков, а также ионов металлов, воды и еще некоторых соединений. Белков в клетках эукариот содержится примерно 30%-50%. Ну и РНК около этого. Общий размер этого шара может достигать 30 нм. Вот эти ниточки в данном клубке и представляют цепи РНК и цепи белков различного состава и длины. Количество этих ниточек в шаре может достигать нескольких тысяч. Если бы нам удалось увеличить этот шар до таких размеров, чтобы видеть молекулы РНК и белка, то, наверное, все так бы и выглядело. Но, к сожалению, мы видим пока все, как на рисунке 2.19.

Функционально рибосому все представляют, как изображено на рисунке 3.

Все чудесно, давайте попробуем разобраться, как же работает машинка Зингера.

Вот шаги работы рибосомы, без которых никак не обойтись.
1. В канал рибосомы между большой и малой субъединицами каким-то образом попадает узнанная матричная РНК.
2. Данная мРНК фиксируется определенным образом в этом канале рибосомы. То есть после некоторого движения по каналу матрица останавливается.
3. Рибосома анализирует (дешифрирует) три звена (рибозонуклеотидов) и определяет, какая аминокислота зашифрована этим триплетом.
4. Затем из окружающей среды выбирается транспортная РНК, соответствующую данному триплету и через другой канал подается к матричной РНК.
5. Затем комплементарные основания мРНК и тРНК связываются между собой.
6. Потом матричная РНК продвигается на три звена и пункты 2-4 повторяются. В 5-ом пункте после связывания оснований производится организация пептидной связи между аминокислотами.

Циклы повторяются до окончания обработки всей мРНК. После этого пептидная цепь полностью отсоединяется от матрицы и начинает жить самостоятельно. А может быть белок освобождается от матрицы в процессе созревания.

А теперь спросим – может ли такой алгоритм быть реализован природой? На этот вопрос утвердительно ответят 99(9)% опрошенных респондентов. Каждый видел множество технических устройств, работающих на этом алгоритме, от швейной машинки до синхрофазотрона или конвейера.

Но давайте проведем такой мысленный опыт, хотя его легко реализовать на практике. Раскрасим 20 кубиков в различные цвета, аналог аминокислотам. В такие же цвета поперечными полосами хаотично раскрасим длинную ленту. Поместим ленту в какую-нибудь емкость со щелью, так чтобы можно было вытаскивать ленту из этой емкости. Пусть лента вытаскивается одним нажатием кнопки или одним поворотом ручки на ширину одной раскрашенной полоски. На вытащенную полоску следует поставить кубик точно такого же цвета, как и полоска. Заметим, что данный алгоритм на много проще выполняемого рибосомой. Не надо выполнять пункт 2, в пункте 3 не предусмотрен счет. Нет 5-го пункта – нечего соединять. Алгоритм практически сводится к трем повторяющимся действиям: анализ, поставить, продвинуть, анализ…

Если кто-то станет утверждать, что эти действия сможет выполнить без обучения кошка, даже в том случае, когда поворот ручки мы заменим нажатием педали, ему можно смело не верить. В случае долгого и нудного обучения можно добиться того, что кошка, и то не всякая, с двумя-тремя цветами с многочисленными ошибками этот алгоритм может реализовать. Но когда цветов 20 всякое обучение потерпит поражение.

А что с человекообразными обезьянами или дельфинами? Да почти, то же самое, что и с кошкой. Может быть, будет чуть больше цветов или шагов в случае упорного обучения. А с человеком? Без обучения будет то же что и в случае кошки. Человек просто не знает, что ему делать с этой лентой и кубиками. И даже если папа и мама кормились тем, что всю свою жизнь протягивали ленту и правильно ставили на нее кубики, то отпрыск, который никогда не видел этот процесс и его не обучили этому ремеслу, помрет с голоду. И только процесс обучения и практики даст требуемые результат: кубики будут поставлены правильно и до требуемого расстояния.

А теперь попытаемся представить конструкцию из 26 типовых элементов, (20 аминокислот, 4 азотистых основания, рибоза и фосфат, с любым количеством каждого типа элементов), в виде рибосомы или любом, другом виде, такую, которая узнала бы матричную РНК. Потом затащила бы ее в свою щель, правильно ее сориентировала и зафиксировала. Далее произвела бы анализ триплета, отловила бы в клетке требуемую тРНК, соединила ее с мРНК и протянула мРНК на три звена. Такое не под силу ни кому, и ни чему, кроме человека.

А как же автомат? Любой инженер построит автомат, который успешно будет продвигать ленту и точно ставить требуемые кубики. А как же автомобильный конвейер? Там не 20 кубиков, а тысячи и постановка их требует большей сноровки, нежели постановка кубика. И все действительно прекрасно работает.

Но представим операцию на конвейере в простом закручивании гайки на болт. Автомат определенным устройством берет с определенного места, определенно лежащую гайку, подносит ее к болту и закручивает ее на болт. А что произойдет, если гайка будет бракованная или не с тем шагом резьбы, будет сдвинута с определенного места или лежать на боку? Автомат с тупым упорством будет накручивать не подходящую гайку на болт, пока что-нибудь не сломается. Если гайки не окажется на месте, а автомат не оборудован индикатором наличия гайки, то автомат также будет усердно наворачивать на болт пустоту. Такой же конфуз случится и при гайке, лежащей на грани. То есть для того чтобы автомат работал успешно, ему требуется определенная среда. Конечно, можно поставить автомат, который будет следить за пространственным и временным положением гайки, но у этого автомата появиться своя “гайка” и так до бесконечности. И везде будет нужна среда, ее кто-то или что-то должно обеспечить.

Если в процессе работы автомата изменять среду: расположение кубиков, размер, освещение и т.д., то данный автомат может не справляться со своими обязанностями и его придется модернизировать или заменять другим. В общем изменение среды требует изменения автомата. В клетке при тепловом движении среда просто бурлит. Такая-то аминокислота в данный момент может быть с этой стороны ядра, а через некоторое время с другой стороны ядра. Возле рибосомы может оказаться одних аминокислот в избытке, а других недостаточно, а в другом месте все наоборот. В таких условиях может работать только человек.

Да и почему автомат должен тянуть ленту и ставить кубики? Сам он такое решение принять не может. Ему нужен поворот “ключа зажигания”. Что является поворотом ключа для рибосомы? Этого не знает никто.

Кроме того, многие авторы утверждают, что рибосом в клетке существует очень много. К одной молекуле мРНК может быть прикреплено много рибосом. Такая структура имеет свое название — полирибосома или полисома. По каким правилам и сигналам они присоединяются к матрице, никто не знает. Почему эти рибосомы включаются в процесс трансляции, а другие нет?

Изложенные выше незамысловатые рассуждения о происхождении и работе рибосомы позволяют усомниться в существовании такого явления как рибосома. Никто пока не наблюдал процесса трансляции в опытах. Не видел матричную РНК в щели рибосомы и тем более не наблюдал упорядоченных шагов ее продвижения через данную щель.

Поглядите на это фото. Рис. 4.

Но ведь рибосомы в действительности существуют, как считают ученые, их выделяют в центрифугах. Их видно на фото. Что это, как не требующиеся для трансляции рибосомы? Так мыслит ученый. Это так. Но имеют ли какое-то отношение эти частицы к процессу трансляции – это вопрос. А если имеют, то, каким образом?

На часть поставленных выше вопросов можно получить, рассмотрев процесс трансляции с квантовых позиций.

С позиций квантовой механики процесс трансляции очень прост. В этом случае, также, как и в других, природа делает только то, что она может делать.

А она может при помощи частиц только генерировать и поглощать порции энергии в виде фотонов. Она не знает, что из этого может получиться, она ничего не думает и не считает.

После того как матричная (информационная) РНК так, или иначе освободилась от ДНК, на рибозе повисли азотистые основания. Освободившиеся связи оснований попадают под определенный поток фотонов или потоки фотонов. Возможно, в формировании этих фотонов участвует и такое образование как рибосома в качестве фермента, но основную нагрузку по формированию данного потока несет митохондрия или некая их совокупность. Под воздействием этих узкоспециализированных спектров фотонов освободившиеся связи оснований начинаются светиться своими собственными цветами, подобно цветным карандашам, освещенных обычным светом.

При репликации эти же связи светились тоже, но они светились другим светом, ибо они висели на дезоксирибозе, который понимали свободные азотистые основания. В данном случае основания сидят на рибозе и поэтому их цвета другие и эти цвета понимают основания, сидящие на аминокислотах. А это значит, что основания поглощают резонансные им фотоны и движутся к мРНК, именно к требуемому триплету. В результате этих поглощений тРНК получает импульсы целенаправленного движения и, несмотря на все тепловые возмущения, молекулы сближаются и, в конце концов, смогут обязательно прореагировать.

Время, к какому триплету быстрее приблизится требуемая тРНК, носит случайный характер. Все зависит среды, окружающей данный кодон. Примерно, в одно и то же время реакции могут происходить в различных местах на мРНК ибо все основания светятся одновременно. Возможно, эти процессы и создают впечатление о работе многих рибосом одновременно, то есть возникновение полирибосомы.

Естественно, когда все звенья триплета работают параллельно, тРНК движется к матрице максимально быстро. А что происходит, если два звена кодона и аминокислоты совпадают по своим резонансным свойствам, а третье не совпадает? Например, на матрице триплет УУЦ, а на аминокислоте ААЦ. Первые два звена будут работать на сближение, а третье будет в этом процессе пассивным.

Если аминокислота с ААГ не успеет блокировать связи матрицы до приближения аминокислоты ААЦ, то последняя попытается связаться с матрицей. В большинстве случаев эта связь оказывается не устойчивой или не осуществляется вовсе, но иногда попытка может оказаться удачной и тогда вместо аминокислоты ААГ соответствующей кодону УУЦ будет синтезирована аминокислота ААЦ, то есть одному кодону может принадлежать несколько аминокислот или нескольким кодонам одна аминокислота.

Такая не четкая кодировка аминокислот несколько смущала первооткрывателей структуры ДНК Уотсона и Крика, и они назвали это явление воблированием. Но, похоже, природу это качание не смущает. Она реагирует на это качание не большими изменениями в организме. Возможно, поэтому одни из нас высокие, а другие низкие, одни курносые, а у других нос с горбинкой, у одного череп, как яичная скорлупа, а у другого, как железо и т.п.

Так уж эволюционно случилось, что все тРНК ориентируются на мРНК одинаковым образом и поэтому все аминокислоты располагаются своими N-концами в одну сторону, а С-концами в противоположную сторону. В результате этого С-конец предыдущей аминокислоты и N-конец последующей аминокислоты образуют пептидную связь.

Образованная пептидная связь ослабляет связи предыдущей аминокислоты с ее основаниями, а, возможно, и разрушает их до конца. А вообще-то моделей освобождения пептидной цепи от матрицы можно предложить много, а какая из них истина может показать только эксперимент.

После терминации белковые молекулы в большинстве случаев попадают аппарат Гольджи и в некоторые другие компарменты, только их перенос осуществляется транслокационными комплексами, а под воздействием излучения того или иного компармента. У каждого компармента свой свет и он привлекает именно свой белок.

Молекулярная теория смотрит только вперед и не оглядывается назад. После терминации прослеживается путь белка и никогда не возбуждается вопрос – а что случилось после трансляции с мРНК? А между тем, если верить в “МИР РНК” академика А. С. Спирина, то можно заключить, что РНК это довольно устойчивое образование.

Стандартные клеточные процессы не должны слишком быстро разрушать молекулу до основания, разлагая ее на рибозу и на основания. По этой причине можно предположить, что мРНК после трансляции осталась в клетке почти не разрушенной или разрушенной на какие-то фрагменты, которые частично могут синтезировать какие-то пептидные цепи.

В одной и той же клетке может синтезироваться не один соматический белок. Четвертичную структуру белка вполне можно получить в одной клетке.

И вот в то время, когда в клетке синтезируется второй, скажем так плановый или законный, белок, под сигналами его синтеза могут частично синтезироваться и белки на предыдущих матрицах.

Поскольку эти побочные белки не обладают правильной первичной структурой, то они не могут образовывать требуемые для морфологического строения организма высшие структуры, и поэтому не могут встраиваться в морфологию организма. Но они могут своими радикалами организовывать более-менее системные связи, в результате которых образуются различные конгломераты фрагментов полипептидов и рибозонуклеотидных цепей, то есть рибонуклепротеиды в виде различных S-частиц. Естественно, что все частицы 5S рРНК, 5.8S, 18S и 28S рРНК, 23SрРНК, 45S, 70S, 80S и другие имеют различное строение, хотя бы, потому что в них разное количество элементов или их частей. Они различно упакованы и различна их устойчивость к катаболизму, то есть разложению. А поскольку геном почти всех организмов различается только количественно, то и S-частицы почти одинаковые во всех клетках по качеству и различаются только по количеству.

Исходя из этого, логичней предположить, что S-частицы не только не являются строителями чего-либо и в частности белков, а, напротив, засоряют клетку, чем ведут к ее старению и гибели.