1.5.1* Концепции организации эукариотического гена

Гипотеза о гигантской про-м РНК^1* [30, 31]. По мере накопления общих данных о структуре ДНК и РНК эукариотических клеток начались попытки их обобщения, и появились гипотезы, объясняющие их особенности по сравнению с ДНК и РНК прокариот.

Выше упоминалась уже концепция про-мРНК, согласно которой в ядре происходит синтез высокомолекулярного предшественника мРНК, который затем подвергается частичному разрушению в клеточном ядре, в результате чего образуется зрелая мРНК. Последняя транспортируется из ядра в цитоплазму. Про-мРНК в среднем в 5 раз длиннее зрелой мРНК.

Эта концепция была выдвинута вначале О. П. Самариной (см. выше), а затем и рядом других авторов. Она стала далее объектом ожесточенных споров, так как появились утверждения, что на самом деле вся дРНК в ядре подвергается распаду и не является предшественником мРНК. Последняя, по мнению соответствующих авторов, синтезировалась сразу, как таковая, и быстро переносилась в цитоплазму.

Дискуссии по этому вопросу заняли около 10 лет. В 1966 г. В. Я. Арион в нашей лаборатории получил первые данные, доказывающие происхождение мРНК цитоплазмы из тяжелой ядерной дРНК- Он проводил гибридизацию меченой ядерной дРНК с ДНК, добавляя в смесь в качестве конкурента мРНК цитоплазмы. Оказалось, что мРНК подавляет связывание тяжелой ядерной дРНК с ДНК примерно на 20 %. В то же время если гибридизацию вели между легкой ядерной дРНК и ДНК, то мРНК цитоплазмы подавляла гибридизацию почти полностью. В обратных опытах, когда вели гибридизацию ДНК с меченой мРНК цитоплазмы в присутствии немеченой ядерной дРНК в качестве конкурента, происходило полное подавление реакции как тяжелой, так и легкой ядерной дРНК (см. рис. 2). Иными словами, в составе тяжелой ядерной дРНК присутствуют как последовательности, переносящиеся затем в цитоплазму, так и последовательности, распадающиеся в ядре. Легкая ядерная РНК обогащается первым типом последовательностей. Однако эти выводы были сделаны на основании гибридизации при низких величинах С₀t, когда связываются лишь повторяющиеся последовательности. Тем самым прослеживалась судьба лишь части дРНК. Однозначное доказательство концепции про-мРНК было получено опять-таки лишь тогда, когда были развиты методы генной инженерии.

Гипотеза о возможной роли повторяющихся последовательностей^1* [32, 33]. Вторая концепция касалась организации эукариотических генов, или единиц транскрипции. Гипотезы, предложенные мною и Бриттеном с Дэвидсоном, пытались объяснить, с одной стороны, роль повторов и, с другой - причины образования гигантской про-мРНК. Предполагалось, что повторы лежат перед геном и служат сигналами для регуляции транскрипции. Другое предположение состояло в том, что регуляторные последовательности прочитываются РНК-полимеразой, а в дальнейшем подвергаются распаду. Таким образом, постулировалось, что 5'-конец про-мРНК не несет структурной информации и именно он разрушается в процессе созревания мРНК. Эта концепция в основном оказалась неверной, но она послужила развитию исследований по структуре про-мРНК и мРНК, поскольку ряд ее предсказаний мог быть проверен в опытах.