Страница 22 из 41
Для пояснения дальнейшего необходимо сделать маленькое отступление. Биологам известно понятие «сайленсинг», название которого произведено от английского «сайленс» — молчание, немота, тишина. Этот термин стали применять к гену, который, отработав свое в эмбриональном развитии, замолкает на всю оставшуюся жизнь (в норме). Или, наоборот, был молчащим, а потом под действием половых гормонов бурного юношеского созревания включился и вновь замолкает лишь в старости. При раке сайленсинг многих генов снимается, что не есть хорошо.
РИСК — это «сайленсинг»-комплекс PH К-интерференции. Одноцепочечная РНК минимальной протяженности соединяется с соответствующей последовательностью и-PH К (копии гена-мишени), что является сигналом для «переваривания» последней РИСКом. От и-РНК остаются нефункциональные фрагменты. Так происходит весьма целенаправленное «замалчивание» гена без его нарушения, то есть ген «выключается» путем разрушения его информационного продукта на выходе из ядра.
Когда это впервые поняли осенью 200! года, ажиотажу ученых не было предела, что сразу же отразилось на страницах журналов. Ведь это же великолепно! Можно извне выключать нужные вам гены и тем самым начать разбираться в их функции. Такого подарка судьбы молекулярные биологи просто не ожидали.
Дело в том, что большая часть генов в нашем геноме, прочитанном к концу 2000 года, так и не понята, то есть их функции пока еще не известны. Достаточно сказать, что на расшифровку первых тысяч генов ушла четверть века, а остается еще как минимум тысяч 25! Вот почему все заинтересованы в простом и дешевом методе, который позволит быстро определять, что делает тот или иной ген, за что он ответственен. И новая система работы РНК, по крайней мере на сегодня, представляется идеальным выходом из положения.
Так некогда в липоссмах начиналась жизнь или по крайней мере синтезировалась РНК (красная цепочка) благодаря действию РНК- полимеразы (желто- зеленые шарики вверху) из отдельных нуклеотидов, плавающих в первобытном океане (красные шарики — на рисунке внизу)
Это онтология нашего бытия, а что же воспаряющее сознание эпистемиологии? То есть для чего существует с незапамятных времен механизм разрушения РНК? На сегодня теоретическая мудрость гласит: механизм интерференции служит защите клетки от вторжения чужеродных вирусов. Клетка быстро синтезирует короткие РНК с помощью «дайсера», после чего РИСК осуществляет «переваривание» вторгшегося врага.
В клетках же высших существует для их генома и другая опасность, а именно транспозоны. Эти мигрирующие в геноме элементы были открыты Барбарой Маклинток, за что она была десять лет назад удостоена на склоне лет Нобелевской премии. Транспозоны могут так вклиниться в ген, что он начнет работать аномально, что приводит ко всякого рода нежелательным последствиям. И тут РНК-интерференция служит подобно управлению внутренней безопасности силовых структур.
ДНК, намотанная на «шпульки» нуклеосом (одна видна в деталях справа внизу).
Схема наглядно представляет сложнейшую систему «упаковки» ДНК из-за чего молекулярные биологи несколько десятилетий не могли установить точную последовательность операций, совершаемых ДНК которая переходит от плотно упакованного состояния к рабочему
И, тем не менее, вирусные инфекции на всех уровнях живого существуют, следовательно, вирусам удается преодолеть интерференционный барьер. В свое время автор Гулливера Джонатан Свифт так обыгрывал эту ситуацию:
Натуралистами открыты у паразитов паразиты,
и произвел переполох тот факт, что блохи есть у блох.
Свидетельством преодоления интерференции является элегантный эксперимент, проведенный на листьях растения с помощью зеленого флюоресцирующего белка тихоокеанской медузы, включаемого белком животного вируса. Поясним, что имеется в виду.
Ген зеленого флюоресцирующего белка (ГФБ) работает в разных организмах и дает протеин, который светится зеленым под действием лазера или ультрафиолета. Клетки табака могут экспрессировать в гены вируса животного, в частности, поражающего домашнюю птицу. Так вот, в одном из подразделений Калифорнийского университета, что в городке Риверсайд, в табак внесли ген ГФБ, который, естественно, не стал светиться в силу РНК-интерференции («дайсеру» табака не важно, чью и-РНК перемалывать). Однако...
Однако через некоторое время свечение восстанавливалось. Под действием двух белков. Анализ показал, что оба они являются РНК-зависимыми РНК-полимеразами (РзРп). А мы уже эту аббревиатуру «проходили» еще в 1971 году. Вот тебе и временная петля, а отнюдь не поступательное движение вперед и ввысь!
Что делают РзРп? То же, что и в 1971 году, и миллиарды лет тому назад. Они столь же древние, как и интерференция. В клетках наблюдается баланс сдержек и противовесов, и вслед за включением интерференции вступает в действие обратный процесс, а именно восстановление двуцепочечности РНК. Интересно, что система настолько «антична», что белок животного вируса прекрасно работает в клетках растения, «зажигая» флюоресцентный белок тихоокеанской медузы. «Если звезды зажигаются, значит это кому-нибудь нужно»...
Книга под таким названием впервые вышла в 1993 году в издательстве Колд-Спрингс-Харбора. Авторы, среди которых был и Чек, обсуждали на страницах объемистого тома эволюционные аспекты зарождения катализа, специфичности, функции макромолекул. Четыре года назад она была переиздана Тогда еще никто не мог предполагать взрыва интереса к РНК, и книга пользовалась интересом главным образом среди теоретиков. Теперь же совсем иное дело. Можно только поражаться провидческой способности редакторов первого издания, которые предпослали книге следующий подзаголовок: «Природа современной РНК предполагает ее пребиотичность».
С теоретической точки зрения, новое открытие позволит дедемонизировать и снять анафему с ламаркизма. «Знание — сила» уже когда-то приводил строки Мандельштама на эту тему:
Если все живое лишь помарка за короткий выморочный день,
на подвижной лестнице Ламарка я займу последнюю ступень.
30 лет молекулярные биологи «долбили» гены и их строение. Были созданы стройные схемы работы генов. И оказалось, что все не совсем так. Геном — совокупность всего наследственного вещества клетки — регулируется совсем не так, как представлялось при работе на отдельных выделенных генах.
Открытый новый механизм регуляции работы генов и биохимических процессов в клетке оказался очень гибким и эффективным при восприятии воздействий извне. Гибкость, приспособляемость, пластичность живой материи всегда ставила перед биологами серьезные задачи, и сейчас представляется, что сделан серьезный шаг для их решения.
Надо признаться, что автора больше волнуют не теоретические споры и дискуссии, которые интересны, но, как показывает практика, малопродуктивны в биологии, а вечный вопрос: «Ну и что?»
Автор постарался в доходчивой форме изложить состояние дел вокруг РНК, несясь, подобно серфингисту, на волне жгучего интереса, возбужденного недавним «переоткрытием» интерференции и РзРп, что можно было сделать тридцать лет назад. А далее он может сказать только словами «Книги прохладного вертограда» XVIII века, хранящейся в Российской государственной библиотеке (бывшей Ленинке): «Избранная от многих мудрецов о различных врачебных вещех, ко здравию человеческому предстоящих».
Людей прежде всего интересует, что новые открытия в биологии сулят медицине, то есть практическое внедрение. Перейдем же к прозе жизни и практике — критерию истины. Все из того же Калифорнийского университета пришло сообщение о подавлении с помощью РНК-интерференции растительного рака у томатов.