Клуб РНК был неформальным научным клубом, отчасти предназначенным для юмористической деятельности [1] избранных ученых, которые интересовались тем, как белки синтезируются из генов, в частности, из генетического кода . [2] Он был создан Джорджем Гамовым по предложению Джеймса Уотсона в 1954 году [2], когда связь между нуклеиновыми кислотами и аминокислотами в генетической информации была неизвестна. Клуб состоял из 20 полноправных членов, каждый из которых представлял аминокислоту, и четырех почетных членов, представляющих четыре нуклеотида . Задача членов клуба заключалась в том, чтобы придумать возможные решения и поделиться ими с другими членами.
Первым важным документом Клуба связей РНК была гипотеза адаптера Фрэнсиса Крика в 1955 году. Экспериментальная работа над этой гипотезой привела к открытию транспортной РНК — молекулы, несущей ключ к генетическому коду. Большая часть теоретических наработок и предварительных экспериментов по генетическому коду была проделана членами клуба в течение десятилетия. Однако конкретный код был обнаружен Маршаллом Ниренбергом , не членом организации, получившим за это открытие Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1968 году.
В 1953 году английский биофизик Фрэнсис Крик и американский биолог Джеймс Уотсон , работая вместе в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, вывели структуру ДНК , основного генетического материала организмов, [3] считали, что генетическая информация в ДНК связана с белками. . [4] К 1954 году стало понятно, что путь генетической информации включает ДНК , РНК и белки. Однако структура и природа РНК все еще оставались загадкой (конкретные молекулы РНК не были известны до 1960 г. [5] ), особенно то, как РНК участвует в синтезе белка. [6] В своем письме Крику Уотсон назвал эту проблему «загадкой жизни». [5]
Советско-американский физик Джордж Гамов из Университета Джорджа Вашингтона предложил первую схему синтеза белка из ДНК. [7] [8] В начале 1954 года он провел несколько дней в Вудс-Хоул на Кейп-Коде с Криком, Уотсоном и Сидни Бреннером , обсуждая генетику. [2] Основываясь на модели Уотсона-Крика , он предложил «гипотезу прямой матрицы ДНК», утверждающую, что белки синтезируются непосредственно из двухцепочечных бороздок ДНК. [9] Предполагалось, что четыре основания ДНК синтезируют 20 различных аминокислот в виде триплетов с перекрывающимися нуклеотидными последовательностями. [10] Он опубликовал свою гипотезу в выпуске журнала Nature от 13 февраля 1954 года , объяснив:
Мне кажется, что такую процедуру трансляции можно легко установить, рассмотрев отношения « ключ-замок » между различными аминокислотами и ромбовидные «дырки», образованные различными нуклеотидами в цепи дезоксирибонуклеиновой кислоты... Один Можно предположить, что свободные аминокислоты из окружающей среды захватываются «дырками» молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты и таким образом объединяются в соответствующие пептидные цепи. [11]
В мае 1954 года Уотсон посетил Гамова, который находился в творческом отпуске в Калифорнийском университете в Беркли . Обсуждая гипотезу Гамова, он предложил создать клуб из 20 человек для разработки генетического кода. [2] Гамов сразу же придумал Клуб связи РНК, чтобы «разгадать загадку структуры РНК и понять, как она строит белки», добавив девиз «сделай или умри; или не пытайся». [12]
Таким образом, клуб состоял из 20 выдающихся ученых, каждый из которых соответствовал определенной аминокислоте, плюс четыре почетных члена (С. Бреннер, ВАЛ. Ф. Липман, А. Сент-Дьёрдьи и еще один человек), по одному на каждый нуклеотид . [12]
Каждый участник получил шерстяной галстук с вышитой спиралью, отсюда и название «Клуб галстуков РНК». [12]
Члены Клуба галстуков РНК получили черный шерстяной галстук с изображенной на нем зелено-желтой спиралью РНК. Оригинальный дизайн галстука был разработан Оргелем, а окончательный узор переработан Гамовым. [12] Уотсон доставил выкройку галстука Гамова в галантерейный магазин в Лос-Анджелесе на Колорадо-авеню, причем портной пообещал изготовить галстуки по 4 доллара за штуку. [13] Вместе с каждой ничьей члены клуба должны были получить золотую булавку для галстука с трехбуквенной аббревиатурой их клубного обозначения аминокислот. Возможно, не все участники получили свой значок. Гамов, однако, несколько раз носил значок, что часто вызывало замешательство и вопросы, почему он носил «неправильные инициалы». [13]
Клуб RNA Tie никогда не проводил официальных собраний всех своих членов. [2] Участники посещали друг друга, чтобы обсудить научные разработки, обычно связанные с сигарами и алкоголем. Это позволило развить связи и близкую дружбу среди этой научной элиты и оказалось питательной средой для творческих идей. Члены отправляли друг другу письма и препринты статей, предлагая новые концепции и идеи. [14]
Используя математику, Гамов постулировал, что нуклеотидного кода, состоящего из трех букв (троек), будет достаточно для определения всех 20 аминокислот. [11] Эта концепция лежит в основе « кодонов » и устанавливает верхний и нижний предел их размера. Гамов просто подсчитал, что количество оснований и их комплементарных пар в цепи ДНК может создать 20 полостей для аминокислот, а это означает, что 20 различных аминокислот могут участвовать в синтезе белка. [15] Он назвал это взаимодействие ДНК и белка «алмазным кодом». [16] Хотя предположение Гамова о том, что ДНК напрямую синтезирует белки, оказалось ошибочным, [10] триплетный код стал основой генетического кода. [16]
Сидни Бреннер предложил концепцию кодона — идею о том, что три неперекрывающихся нуклеотида могут кодировать одну аминокислоту. [17] Его доказательство включало статистические данные и экспериментальные данные, полученные на основе аминокислотных последовательностей белков.
Фрэнсис Крик предложил « гипотезу адаптера » (название, данное Бреннером [18] ), предполагающую, что некая молекула переправляет аминокислоты и размещает их в правильном порядке, соответствующем последовательности нуклеиновой кислоты. [19] Эта гипотеза противоречила гипотезе Гамова о прямой матрице ДНК, утверждавшей, что ДНК не может синтезировать белки напрямую, а вместо этого требует других молекул, адаптеров для преобразования последовательностей ДНК в аминокислотные последовательности. Он также предположил, что таких отдельных молекул-адаптеров существует 20. [20] [21] Позже это было подтверждено Робертом Холли, и молекулы-адаптеры были названы транспортными РНК (тРНК). [22]
Напечатанный документ, распространенный среди членов Клуба связей РНК в январе 1955 года под названием «О вырожденных шаблонах и гипотезе адаптера: заметка для Клуба связей РНК», описывается как «одна из самых важных неопубликованных статей в истории науки». , [23] [24] и «самая известная неопубликованная статья в анналах молекулярной биологии». [24] Уотсон вспоминал: «Самая известная из этих [неопубликованных] заметок Фрэнсиса со временем полностью изменит наше представление о синтезе белка. [2]
Шесть членов RNA Tie Club стали лауреатами Нобелевской премии: Ричард Фейнман, Мелвин Кэлвин, Джеймс Уотсон, Макс Дельбрук, Фрэнсис Крик и Сидни Бреннер. Однако конечная цель понимания и расшифровки кода, связывающего нуклеиновые кислоты и аминокислоты, была достигнута Маршаллом Ниренбергом , который не был членом РНК-клуба [25] и получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1968 году вместе с Холли. и Хар Гобинд Хорана . [26]