Genomika asoslari

39-rasm. tRNKning beda bargi modeli tuzulishi.

i-RNK molekululari 5` ning oxiri bilan ribosomaning subzarrachasiga birlashadi. Katta subzarrachaga aminokislota bilan birlashgan 2 molekula t-RNK kiradi. Ribosomaga t-RNK ning i-RNK ga komplementar bo`lgan qismlarga ega bo`lgan molekulalari kiradi. i-RNK ribosoma bo`ylab 5`-3` yo`nalishda harakat qiladi va ribosomadan chiqa boshlaydi. Bu vaqtda aminokislotalardan bo`shalgan t-RNK ham ribosomadan chiqa boshlaydi, qoldirilgan aminokislotalar bog`lanib polipeptid zanjirini hosil qiladi, bu sintezlanadigan oqsilning birlamchi tarkibi hisoblanadi.
Polipeptid zanjirining tuzilishida i-RNK kodonlari t-RNK dagi aminokislotalarning polipeptid zanjiridagi o`rnini aniqlab beruvchi t-RNK ning ma’lum nukleotid izchilligiga ega bo`lgan qismi antikodon deyiladi. (39-rasm).
Antikodon tripletlari i-RNK kodonlariga mos keladi. Sxematik tarzda t-RNK shaklini “sebarga bargi” shaklida ifodalash qabul qilingan.
Genetik kod. Genda sintezlanadigan oqsilning birlamchi tarkibi haqidagi axborotning joylashganligi F.Krik tomonidan “izchillik” gipotezasida aytilgan. Bu gipoteza bo`yicha, gen nukleotidlarining izchilligi, polipeptid zanjirida aminokislotalarning izchillik bilan joylashishini aniqlaydi.
Kod to`g`risidagi nazariy ishlar 1953-yilda J.Uotson va F.Kriklar tomonidan DNK molekulasining tuzilishi e`lon qilinganidan keyin boshlangan. Avvalo, kod triplet ekanligi DNK tarkibidagi 4 ta nukleotid juftlari A-T, T-A, S-G, G-S lar kod tarkibini aniqlashi 4 juft nukleotid (4x4x4) 64 ta kodonni hosil qilishi aniqlangan.
F.Krik va uning shogirdlari T-4 fagi ustida olib borgan tajribalariga asoslanib, kod 3 ta nukleotiddan iborat, kodonlar orasida ajratuvchi belgi yo`q, kodning o`qilishi bir gen chegarasida, bir nuqtadan, bir yo`nalishda boradi deb ko`rsatadilar.
Ular genetik kodni o`rganishni davom ettirib, kodlar bir-birini yopib keladimi yoki yo`qmi, shuningdek har bir juft nukleotid 1 ta kodga yoki 3 ta kodonga to`g`ri keladimi degan savolga quyidagicha javob berishadi:
“Agar kodlar bir-birini yopib kelsa, u holda kodning 1 ta asosining o`zgarishi oqsil tarkibida birdaniga 2 ta yoki 3 ta aminokislota o`rnining o`zgarishiga sabab bo`ladi. Ko`pincha 1 ta mutatsiya 1 ta aminokislotaning o`zgarishiga sabab bo`ladi. Demak, kodlar bir-birini yopib kelmaydi”.
Mualliflar oldida yana bir savol, kod tug`mami? – degan savol turgan. 20 ta aminokislota uchun 20 tripletli kodonlar yetarli, sinonim kodonlar mavjudmi yoki qolgan 44 kodon ma’nosiz kodlar hisoblanadimi? F.Krik va shogirdlari T-4 fagining rII genida yuzaga kelgan mutatsiyalarni o`rganib shunday xulosalarga keladilarki, gen tarkibida biron nukleotidning tushib qolishi yoki qo`shib olinishi faqat 20 aminokislota joylashgan qismida o`zgarish yuzaga keltiradi. Agar kod tug`ma bo`lmaganda edi, nukleotidlarning tushib qolishi yoki qo`shib olinishi ma’nosiz tripletlarning paydo bo`lishiga sabab bo`lar, bunda kodlarni o`qish imkoniyati bo`lmas edi. Demak, kod tug`ma.
Gen ta’sirining boshqarilishi. Oqsil sintezini boshqaruvchi genlarga struktura genlari deyiladi. Lekin bu genlar alohida (avtonom holda) ishlamaydi, ularning ta’siri boshqa genlar tizimiga bog`liq bo`lib, ular struktura genlarning ishini boshqaradi. Bakteriya hujayrasida ikki tur ferment bor. Fermentlarning bir turi bakteriya hujayrasida doimo bo`ladi, ikkinchi turi esa bakteriya yashaydigan muhitda biror induktor bo`lsagina hosil bo`ladi. Bundan tashqari, hujayrada ferment sintezini yo`q qiladigan modda bo`lib, bu ferment hosil bo`lishiga ta’sir etadi. 1961-yilda F.Jakob va J.Monolar hujayrada o`tadigan bunday jarayonlar gen ta’sirining boshqarilishiga bog`liq ekanligini ochadilar.
E.coli yashaydigan muhitga laktoza (sut shakari) ni kiritganlarida E.coli bir necha daqiqadan so`ng laktozani o`zida to`plab, uni oddiy moddalarga parchalay boshlaydi. Bu uchta ferment: β-galaktozidaza, β-galaktozidpermiaza va β-galaktozidtransatsetilazalarning hosil bo`lishi bilan bog`liq bo`lib, bu fermentlarning hosil bo`lishiga muhitga kiritilgan modda sabab bo`lgan. E.colida laktoza lokusida bir qator mutatsiyalar bo`lib, ular laktozaning achitish xususiyatini yo`qotgan. Mutantlardan bir guruh (z) galaktozidaza fermentini sintez qila olmaydi, laktozani glukoza va galaktozaga parchalaydi. Boshqa guruh mutantlar (y) permiaza fermentini sintez qila olmaydi. Uchinchi gen bu tizimda atsetilaza fermentining sintezi bilan bog`liq. Bu uchala genning ta’siri laktoza tomonidan boshqariladi. Bu kuzatish mavjud 3 guruh genni boshqaruvchi gen mavjudligidan dalolat beradi. Bunday genga operon deyiladi.
Genetik tahlil shuni ko`rsatadiki, E.coli hujayrasida i gen mavjud. Bu gen z va y genning ishini to`xtatadi. Agar i gen mutatsiyaga uchrasa va uning nofaol alleli – I z va y ishini yuritadi. Albatta I gen to`g`ridan-to`g`ri struktur genning ishiga ta’sir eta olmaydi. U oraliq genlar orqali ishlaydi. Bunday genlarga operator genlar deyiladi. Aynan ana shu operator genlar operon tarkibidagi barcha genlarning ishini ta’minlaydi. Shunday qilib, bu tajribada i gen regulyator vazifasini bajaradi, operondagi bir qator struktur genlarning vazifasini belgilaydi va ular orqali bir necha oqsilning sinteziga ta’sir etadi. Operator gen regulyator genlarga va struktur genlarga buyruq beradi. O`z navbatida operator genning faoliyati hujayrada genga ta’sir etadigan moddaning bor yoki yo`qligiga bog`liq. Agar hujayrada operator genning faoliyatiga ta’sir etuvchi modda bo`lmasa, u holda operonning struktur genlari ishlaydi va ularning har biri alohida oqsil sintezini boshqaradi. Hujayrada operator genning faoliyatiga ta’sir qiladigan modda bo`lsa, struktur genlar ishlamaydi. E.colining laktoza (Lac) lokusida induktor sifatida laktoza ishtirok etadi. Hujayra muhitida laktoza oz bo`lsa, operon nofaol bo`ladi. Laktoza ko`paysa, u induktor sifatida operonning ishini faollashtiradi va laktozaning achishi kuzatiladi. Agar gen-regulyator mutatsiyaga uchrasa, operon doim ishlaydi, chunki uni nofaol holga keltiruvchi gen yo`q.
B.Mak-Klintok eukariot organizmlarda ham operonlar tizimi mavjudligini makkajo`xori ustida olib borgan tajribalariga qarab aniqlagan. Makkajo`xorida donining oq bo`lishi Ds (dissosiator) geniga bog`liq. Bu gen dominant holda, supressordir. Xromosomada Ds genga yaqin qismlarda uzilish yuzaga kelishi aniqlangan. Ds geni makkajo`xori donining rangini belgilovchi genga yaqin joylashgan bo`lib, uning ta’sirini don rangining oq bo`lishida ko`rish mumkin. Don rangining to`liq shakllangunicha xromosomadagi uzilishlar natijasida mazkur gen tushib qolsa, ya’ni rangini belgilovchi gendan uzoq bo`lsa, makkajo`xori doni rangli bo`lgan. Agar Ds geni xromosomaning boshqa qismiga birikib qolsa, yaqin joylashgan genlar ta’sirining yo`q bo`lishiga olib kelgan. Ds gen ta’sirida xromosomalarda uzilishni yuzaga kelishi Ds genining faolligi boshqa xromosomada joylashgan As (aktivator) geni tomonidan boshqariladi. Xromosomada bitta Ds geni bo`lib, As geni bo`lmasa yoki bitta, ikkita, uchta As geni bo`lsa, makkajo`xorilar olingan. As geni bo`lmasa makkajo`xori doni oq bo`lgan. Bu shuni ko`rsatadiki, As gen bo`lmasa Ds genining o`zi xromosomalarda uzilishni yuzaga keltirmaydi. As gen vazifasini bajaradi, Ds gen esa operator gen sifatida ishtirok etadi.