Репликон и гипотеза инициатора

Одна из первых молекулярных гипотез, выдвинутых для объяснения управления рекликацией ДНК, основывалась, как и следовало ожидать, на операторно-репрессорной модели регуляции активности генов, рассмотренной в предыдущей главе. Основанием для этого послужило следующее. Было показано, что никакой фрагмент бактериальной ДНК, введенной в клетку, не обладает способностью к автономной репликации; ею обладает только функционально интегральная единица, названная репликоном. Одной из таких единиц является бактериальная хромосома, но существуют и другие, такие, как половой фактор Е. coli и умеренные бактериофаги. Каждая из них содержит информацию, необходимую для собственной репликации, и поэтому составляет единицу управления. Тогда должны существовать мутанты, у которых управление тем или иным способом нарушено. Такие мутанты были обнаружены Жакобом, Бреннером и Кузиным (Jacob, Brenner, Cuzin, 1963), которые предложили гипотезу репликона. Они показали, что две генетически различные мутации вызывают прекращение инициации ДНК, и предположили, что один из затронутых мутацией генов ответствен за производство белка, необходимого для инициации синтеза ДНК, а другой связан с прикреплением ДНК к клеточной мембране, что необходимо для репликации. Первый ген был назван геном-инициатором, а второй — геном-репликатором и, как считалось, определял начало хромосомы. Согласно этим представлениям, цепь управления действует по принципу положительной обратной связи, причем предполагается, что один раз в каждом цикле репликации гены, инициатор и репликатор, становятся активными, что приводит к синтезу белков, необходимых для следующего цикла инициации. Несовершенство этой

гипотезы очевидно, поскольку она не объясняет ни того, что именно управляет синхронизацией активности этих генов, ни того, как частота их активности связана с клеточными временами генерации. Модель, рассматривающая эти моменты, предложена Сомпейраком и Малё (Sompayrac, Maalфе, 1973).

В связи с притоком физиков в биологию в конце 50-х и начале 60-х годов были введены представления об «элементарных частицах» клеточных функций, названия которых образованы неологизмами с суффиксом «он», в соответствии с употреблением этого суффикса в физике, как, например, в терминах фотон, электрон, позитрон и т.д. Придумывание названий для новых единиц, таких, как мутон, цистрон, зимон, стало довольно популярным развлечением в молекулярной биологии; одной из таких единиц является и репликон. В сообщении в Journal of Theoretical Biology сразу после введения понятия «репликой» указывалось, что для того, чтобы наши представления о клеточной организации обрели законченность, нужна еще только одна единица — лепрекон. С ее введением стали бы понятны все аспекты клеточного поведения. На основании современных данных представляется, что в отличие от прокариотов, которые имеют только по одному лепрекону, эукариотические клетки должны иметь много таких единиц, так что концепция не только завершает картину для бактерий, но и одновременно дает полное объяснение до тех пор загадочного поведения регулярных процессов у эукариотов.