74. Имеются ли прямые доказательства колинеарности гена и кодируемого им белка?

Порядок чередования оснований в гене обусловливает последовательность чередования аминокислотных остатков в молекуле белка, кодируемого этим геном. Такая колинеарность структуры гена и структуры контролируемого им белка доказана при проведении серии скрещиваний, в результате которых была составлена карта мутаций в гене 23, детерминирующем первичную структуру основного белка головки фага Т4. Исследование первичной структуры этого белка показало, что он представляет собой простую полипептидную цепь, которая при обработке трипсином и химотрипсином распадается на восемь фрагментов, выделяемых с помощью электрофореза. В эксперименте использовались так называемые амбер-мутанты, у которых в мутантном сайте появился кодон АТЦ, при транскрипции превращавшийся в кодон УАГ в молекуле иРНК. Амбер-мутации являются стоп-сигналом (терминирующим кодоном) при синтезе белка. Из бактерий, зараженных тем или иным мутантом фага, выделялся фаговый белок (в клетки добавлялась ¹⁴С-аминокислота после заражения фагом так, что весь фаговый белок, образующийся в клетке, был радиоактивным и его было легко отделить от клеточного белка). Различные мутанты образовывали белок, распадающийся на меньшее число фрагментов, чем белок дикого типа. Следовательно, чем меньше число обычных пептидных фрагментов выявляется у мутанта, тем короче полипептидная цепь, образуемая им, из-за наличия терминирующего кодона. Поскольку порядок этих нонсенс-кодонов отражается на размерах полипептидных цепей, образующихся у соответствующего мутанта, можно сделать вывод, что порядок кодонов и порядок аминокислот колинеарны. Наиболее наглядно колинеарность гена и белка продемонстрирована при сравнении локализации УФ-мутаций гена А триптофансинтетазы кишечной палочки и соответствующих замен аминокислотных остатков в ферменте. Было показано, что расстояния между изменившимися нуклеотидами в гене (в процессах рекомбинации) согласуются с расстояниями между изменившимися аминокислотами в полипептидной цепи.