Orvosi Hetilap, 1966. június (107. évfolyam, 23-26. szám)

1966-06-05 / 23. szám - Székács István: Bevezetés a molekuláris biológiába

s 1­ 5. Az ultracentrifugálás, valamint 6. az elektrofo­­rézis módszereivel a makromolekulák alakjára, fizikai tulajdonságaira lehet további következtetéseket levon­ni. Általánosabban ismert voltuk miatt részletes ismer­tetésüktől e helyen eltekintek. 7. A végcsoport meghatározására szolgáló mód­szerek között elsősorban említem a Sanger-1. dinitro­­fluorbenzol (DNFB)-eljárást. A makromolekulák közül kémiai vizsgálatok céljaira viszonylag legegyszerűbben hozzáférhetők a polimerek, amelyek kémiailag hasonló molekulák láncszerű összekapcsolódásából állnak, mint pl. az aminosavak láncából álló polipeptidek, vagy a nukleotidák láncából összetevődő nukleinsavak. E makromolekulák fajlagosságát és különleges funkció­ját az őket alkotó, különböző építőkövek egymásutánja, azaz szekvenciája szabja meg egyelőre ismeretlen, mé­lyebb törvényszerűségek szerint. A polipeptidek ami­­nosav-szekvenciájának megállapítására a legalkalma­sabb az immár klasszikussá vált DNFB-eljárás, amely­nek lényege a következő: a DNFB-t a polipeptidlánc terminális szabad aminocsoportjához kapcsoljuk; az ezt követő hidrolízis során a polipeptidből oligopepti­­dek, szabad aminosavak, valamint a szabad aminocso­­portot tartalmazó, terminális (esetleg az utóbbitól meg­különböztethető, a láncban helyet foglaló diaminosa­­vak) dinitrofenilaminosav (DNF) származéka keletke­zik. A DNF-aminosavak papírkromatográfia segítségé­vel identifikálhatók és így megállapítható, hogy a pep­­tidlánc aminovégén melyik aminosav helyezkedik el. A polipeptidlánc hasításakor keletkező oligopeptidek végcsoportjai is meghatározhatók ezzel a módszerrel, majd az így nyert számos adatból keresztrejtvényfej­téshez hasonló módon összeállítható a polipeptid teljes aminosavszekvenciája. Ezeket a vizsgálatokat kiegé­szíti a polipeptidlánc karboxyl-végének identifikálása, pl. fajlagos enzimek segítségével. A nukleotidák szekvenciájának a polinukleotida­­láncban való közvetlen meghatározására sajnos, ez idő szerint nem áll rendelkezésre a DNFB-eljáráshoz ha­sonló, általánosan alkalmazható módszer, ami a mole­kuláris biológia legfontosabb állításainak közvetlen bizonyítását egyelőre lehetetlenné teszi; erről részlete­sebben alább lesz szó. 8. Az oszlopkromatográfiás frakcionálásos módsze­rek a különböző adszorbensekkel és a kísérleti feltéte­lek bőséges variációjának lehetőségével igen alkalma­sak arra, hogy velük a szervezetben előforduló, több­nyire rendkívül labilis makromolekulákat izolált, tisz­tított és koncentrált állapotban állítsuk elő további vizsgálatok céljából. 9. A kibernetika és az információelmélet alkalma­zása a makromolekulák identikus reprodukciójának magyarázatára a biológiában elvileg újszerű kezdemé­nyezés. Az információelméletet és a kibernetika tudomá­nyát a híradástechnika, valamint a hasonló elvek sze­rint működő, vezérlésen alapuló, automatizált működésű rendszerek nagyfokú fejlődése tette szükségessé. Igen sok komplikált művelet pontosan egybehangolt egy­másutánját — pl. egész vegyigyárak működését — le­het megadott, pl. elektromos impulzusok kombináció­jából álló jelek egymásutánjában rögzített utasítások, „programok” révén automatikusan vezérelni. Nyil­vánvaló, hogy ilyen alapon működő rendszereknél a je­lek gazdaságos és biztonságos, torzításmentes továbbí­tása alapvető fontosságú; egy automatikusan működő gyár helyes tevékenysége ettől függ. A kérdés tanul­mányozása folyamán kiderült, hogy e két tényező exakt, matematikai kezelését lehetővé teszi az infor­mációelmélet, mely a valószínűségszámításnak ezek­nek a problémáknak a kezelésére való alkalmazásából fejlődött ki. Az utasítások gazdaságos és biztonságos közvetítését szolgálják egyebek között a kódok, melyek valamilyen tartalomnak megfelelő, egyszerű jelekké való átalakításából állanak. A legismertebb ilyen kód pl. a Morse-abc, melyben hangokat, betűket, hosszú és rövid jelek, valamint szünetek kombinációi jeleznek; két tucatnál többféle hangot a kódban mindössze há­rom elemből álló kombinációk segítségével lehet jel­képezni. A sejtben beláthatatlan számú és egymást sokré­tűen befolyásoló enzymatikus folyamat megy végbe. Egyetlen olyan egyszerű reakcióban, mint a glukóz el­égetése szénhidráttá és vízzé, legalább 20—25 enzym vesz részt, megszabott sorrendben. A legegyszerűbb reakciókinetikai feltevések mellett is, egyetlen ilyen folyamat mindenkori állapotának exakt meghatározá­sa olyan komplikált matematikai probléma, melynek megoldása nagyteljesítményű számítógépet igényel. A sejtben végbemenő folyamatok szövevényének áttekinthetőségét hivatott elősegíteni az a törekvés, amely e célból a kibernetika fogalmait hívja segítsé­gül. Ennek alapja az az elképzelés, hogy a sejtben levő folyamatok szervezettségét egyelőre ismeretlen prog­ramok szabják meg. „Programozva” van tehát pl. a fehérjeszintézis, a fehérjék identikus reprodukciója is: program írja elő, hogy egy-egy aminosav milyen sor­rendben épül be a fehérjébe, eldöntve ezzel a fajlagos­­ságot eldöntő aminosav-szekvenciát. A program „je­lekből”, „információkból” álló „kód”-ba van foglalva, a „jelek” pedig a nukleinsavakban levő nukleotidák valamilyen csoportosulása (l. lejjebb). III. A molekuláris biológia néhány eredménye „Számomra (a molekuláris biológia) akkor kez­dődött, amikor Schlesinger 1934-ben kimutatta, hogy egy bakteriális vírus thymonukleinsavat tar­talmaz — ma DNA-nak nevezzük.” írta 1966 elején Bamnet, a Nobel-díjas víruskutató.* A közfigyelem azonban csak egy évtized múlva irányult erre a ve­­gyületcsoportra, amikor Caspersson és Bracket egymástól függetlenül felfedezte, hogy a sejtek­ben a fehérjeszintézis a NS-ak** felszaporodásával jár. Az ezt a felfedezést követő évtized tapasztala­tai a NS-akat a biológiai érdeklődés középpontjába állították. Az új észleletek tömegéből a legfonto­sabbak a következők: 1. Avery és munkatársai megállapították, hogy bizonyos pneumococcus törzsekből készült és DNS-t tartalmazó extraktumok arra képesek, hogy más törzseket olyan sajátosságokkal ruházzanak fel, mint amilyenekkel az a törzs rendelkezik, amely­ből őket előállították. Avery észlelései óta hasonló transzformáló ágenseket találtak E.-coli és H.­in­­fluenzae esetében is: kémiailag ezek az ágensek ugyancsak DNS-nak bizonyultak. 2. Hershey és Chase kimutatta, hogy a bak­teriofág, amikor fogékony baktériumot inficiál, csak RNS-át juttatja be a mikroorganizmusba, fe­hérjeköpenye mindig kívül marad. Ennek ellenére a fág a fertőzött sejtben elszaporodik, azaz a RNS önmagában képes a fertőzött szervezet anyagcseré­jét a saját testét alkotó és a baktériumétól külön­ 76* * Schlesinger Miksa dr. Budapesten született, ta­nulmányait a budapesti orvostudományi egyetemen vé­gezte és 1931-ig Hári Pál professzor tanítványaként az egyetemi Élet és Kórvegytani Intézetben dolgozott. 1937-ben Londonban tragikus körülmények között fe­jezte be életét. ** A továbbiakban a következő rövidítéseket al­kalmazzuk: NS = nukleinsav, RNS = ribonukleinsav, DNS = dezoxyribonukleinsav. 1059 ORVOSI HETILAP

Next