31
Левая спираль ДНК
Доктор физико-математических наук
М. Д. ФРАНК-КАМЕНЕЦКИЙ
Тридцать лет прошло с тех пор, когда в 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик предложили свою модель строения молекулы ДНК. И все это время двойная спираль ДНК привлекала большое внимание физиков и математиков, химков и биологов, медиков и фармацевтов. Такой интерес в полне понятен — ведь в полмерной молекуле ДНК в виде определенной последовательности мономерных звеньев (нуклеотидов) всего лишь четырех сортов заключена вся генетическая информация, содержится план строения целого живого организма.
Напомним, что, согласно модели Уотсона—Крика, молекula ДНК представляет собой две полимерные цепочки, закрученные в двойную спираль, вернее — в винтовую линию. Характерно, что закручивание цепочки — правило, то есть такое же, как у обычных шурпов или винтов.
В течение многих лет учены были утверены в том, что лишь такую структуру может иметь ДНК и в клетке, и в пробирке при обычных условиях. Это подтверждалось многочисленными экспериментами, проведенными смыми разными физическими методами. Однако в 1979 году группа американских учены из Массачусетского технического института совершенно неожиданное обнаружила новую форму молекулы
ДНК. По-видимому, это было наиболее важным открытом в области изучения структуры ДНК со времен работы Уотсона и Крика.
Учены работали с очень коротками молекулами, состоящими всего из шести нуклеотидов (позтому их называют гексануклеотидами) двух типов — цитозинового (Ц) и гуанинового (Г):
ЦГЦГЦГ
ГЦГЦГЦ,
и им удалось впервые получить из молекул ДНК настоящие кристаллы.
Известно, что сейчас самим точным методом исследования внутреннего строения кристаллов являетсяRENTНОСТРУКТРУЙНЫЙ анализ. Метод основан на явлении диффракции волн. Анализируя диффрацонную картину, полученную от кристалла, можно узнать о нем все — каково расположение молекул в кристалле и как «уложены» atomiны внутри молекул.
Каким же было удивление американских учены, когда после получения всех необходимых данных и проведения на ЭВМ громоздких расчетов они нашли, наконец, структуру гексануклеотида. Оказалось, что первая же структура, определяющая методомRENTНОСТРУКТРУЙНЫЙ анализ, очень сильно отличается от модели Уотсона—Крика. И прежде всего — направленем закручивания цепочки в спираль. У гексануклеотида оно не правое, а левое! Есть и другие отличия этой новой формы, которая называют Z-формой, от классической, называемой теперь B-формой.
Так что же, модель Уотсона—Крика неверна?! Нет, такого категорияного заявления из открытия американских учены не последовало. Испследования других коротких молекул ДНК, проведенные в последние годы, показали, что в Z-форме могут находиться только такие молекулы, в каждой из комплементных цепей которых строго черезются нуклеотиды типа Ц и Г. Все остальные произвольные последовательности
(Окончание см. на с. 38)