В пункте 2.4.5.3-а обсуждалась проблема сохранности и минимизации искажений содержания биологической (генетической) информации на уровне ДНК, а также в связи с передачей этой информации в ряду клеточных поколений (репликация ДНК). Обращает внимание наличие целого комплекса соответствующих факторов и механизмов. Вследствие их совокупного действия по завершении процесса самоудвоения (самокопирования) ДНК в геноме остается 1 ошибка на 109-1010 спариваний нуклеотидов. Можно предположить, что существуют механизмы, снижающие возможность появления и/или сохранения функционально «дефектных» биоинформационных полимеров на таких этапах внутриклеточного потока генетической информации, как транскрипция, процессинг пре-РНК транскриптов, трансляция, пост(после)трансляци-онные события.
Общий итог известен: один «дефектный» полипептид приходится на 104 образуемых клеткой.
Ведущее место в стратегии гарантии требуемого качества на названных этапах внутриклеточного потока биоинформации занимают, видимо, не «профилактика» искажений или, если уж они возникают, их устранение с восстановлением «правильного» текста (восстановление содержания, смысла), а детекция и селективное (избирательное) разрушение функционально неполноценных продуктов. Тем не менее в эволюции эукариотической клетки возникли механизмы защиты нукле-отидных последовательностей и(м)РНК от разного рода агрессивных воздействий, в частности ферментных (нуклеазы). Соответствующие функции выполняют «кэп» на 5′-конце и предположительно поли-А участок на З’-конце молекулы. Свой вклад вносят, по-видимому, белки, комплексирующиеся с и(м)РНК в ядре (ядерные информосомы) и цитоплазме (цитоплазматические информосомы).
С другой стороны, известны механизмы ликвидации и(м)РНК путем их деградации. Понятен «биоинформационный резон» раз-
рушения и(м)РНК в случае «неправильного» размещения в них кодонов-терминаторов (англ. nonsense-mediated RNA decay или NMD; синоним — mRNA surveillance). Ориентиром для ферментов, осуществляющих контроль функционального соответствия информационных (матричных) РНК, является присутствие по ходу транскрипта ниже места расположения кодона-терминатора (направление downstream) нетранслируемой нуклеотидной последовательности. В «контроле качества» и(м)РНК принимают участие ядерные структуры — экзосомы (англ. exosomes; аналог деградом (degradosomes) бактериальных клеток). Они, по-видимому, осуществляют мониторинг степени аденилирования транскрипта непосредственно перед тем, как и(м)РНК покинет ядро. И(м)РНК, «несостоятельные» по поли-А-«хвосту», разрушаются.
Выше указывалось на роль тРНК в правильном подборе аминокислот и важность для получения функционально полноценного результата адекватного пространственного взаиморасположения участников рибосомного цикла синтеза полипептидов (трансляция). Тем не менее в эволюции возникли способы молекулярной детекции и «мечения» полипептидов, подлежащих деградации. В одном из них участвует небольших размеров белок убиквитин, образуемый только клетками эукариот, узнающий соответствующий полипептид по N-концевой аминокислоте. В детекции могут принимать участие белки-шапероны (см. п. 2.4.4.4-д). «Выбраковке» и деградации подлежат белки с ошибочно включенными аминокислотами, что обычно сказывается на их фолдинге, химически поврежденные, а также «старые» молекулы. Основная роль в деградации белков принадлежит лизосомам (см. п. 2.4.4.4-в). Существуют также внелизосомные механизмы, например протеасомный (см. п. 2.4.1). Сбои в механизмах деструкции функционально «несостоятельных» полипептидов приводят у людей к тяжелой патологии (см. п. 2.4.8).
Важно помнить о функциональном аспекте деградации белков, образуемых эукариотической клеткой, среди которых есть как долгоживущие (гемоглобин), так и короткоживущие (многие регуля-торные белки). Время полужизни (период полураспада) нормально работающих белков колеблется от минут до суток и более. Особого внимания заслуживает распад белков мышечной ткани при голодании, направленный на высвобождение аминокислот с их использованием для поддержания энергетики организма (через механизм глюконеогенеза). Без такого распада человек не мог бы пережить голодание свыше 24 ч.
Напомним, что биоинформационный сегмент в мире жизни представлен первичными ДНК-текстами, а также вторичными РНК- и белковыми текстами. Складывается впечатление, что эволюционная стратегия в отношении базовых генетических текстов (ДНК) отдавала предпочтение выработке механизмов защиты, сохранения исходной «биологически правильной» и исправления возникающих искажений, тогда как в отношении РНК- и белковых текстов, в случае появления искажений, вполне допускались их уничтожение и замена биоинформационно полноценными путем нового синтеза.