Роберт Джерард - Измени свою ДНК, измени свою жизнь

Код ДНК трактуется, или «читается», в определенном направлении. Информация в одной цепи читается в противоположном направлении от другой цепи. Характер последовательности в цепях ДНК определяет, какие части ДНК необходимо выборочно прочитать и в каком направлении.

Каждая комбинация из трех последовательных нуклеотидных оснований (называемая кодоном) передает конкретные необходимые биохимические инструкции клетке. Так как существует 4 разных основания, число комбинаций последовательностей трех оснований равно 4x4x4, или 64. Таким образом, 64 различных кодона регулируют химический состав и функционирование клеток.

Ген представляет собой всю последовательность кодонов, которая содержит код синтеза одного функционального белка. Белок — это сложная молекула, состоящая из цепочки более простых строительных блоков, называемых аминокислотами. Структура конкретного белка определяется, главным образом, его уникальным последовательным рядом кодонов ДНК (триплетов оснований), содержащимся в конкретном гене. Каждый кодон ДНК (триплет оснований) вносит свой вклад в синтез белка в виде одной инструкции для синтеза молекулы данного белка. Команда кодона может выглядеть как одно из следующих указаний: (1) начать строить новую цепь белка; (2) добавить конкретную аминокислоту в цепь и (3) завершить синтез белковой цепи точно в этой позиции.

С помощью такого процесса генетический материал клеточного ядра (ДНК/гены) определяет деятельность, структуру и поведение как индивидуальных клеток, так и функциональных групп клеток (т. е. органов). На схеме «Молекулярная Генетика» (стр. 42) графически представлено, как создаются и формулируются инструкции ДНК для деятельности клеток.

Молекула ДНК реплицируется (воспроизводит себя) путем создания точной копии своих двух цепей. Для того чтобы процесс начался, две цепи расщепляются посередине, как при «расстегивании молнии» (см. рис. 2). Структура каждой из раскрытых половин двойной спирали притягивает дополняющий ее (комплементарный) набор нуклеотидных оснований, чтобы сформировать две новые целые лестницы. Итак, цепь 1 отделяется от цепи 2; цепь 1 пристраивает к себе новую копию цепи 2; а цепь 2 пристраивает к себе новую копию цепи 1. При помощи этого механизма там, где изначально была одна двойная спираль, в итоге появляются две идентичные двойные спирали. Следует заметить, что многие модели последовательностей ДНК остались неизменными с момента зарождения жизни на нашей планете. '

Рисунок 2 . В двойной спирали ДНК аденин (А) всегда связывается с тимином (Т), а цитозин (С) всегда связывается с гуанином (G).

Для того чтобы ген осуществил процесс производства конкретного белка, он должен претерпеть транскрипцию. Сначала часть ДНК, составляющая конкретный ген, разворачивается. Затем «молния расстегивается» (происходит расщепление). Открытая расщепленная молекула ДНК притягивает необходимое число нуклеотидных оснований. Это создает новую дополнительную одиночную цепь, которая затем отрывается от отцовской ДНК (гена). Эта новая одиночная неспаренная цепь называется «информационной РНК» (иРНК, или мРНК [2] От англ. messenger RNA, букв. «РНК-посланник». ).

После завершения этого процесса исходная ДНК снова закрывается, сворачивается и ждет следующего призыва к действию. Тем временем уникальная и отделившаяся мРНК перемещается в другое место в пределах этой же клетки или за пределы клетки для того, чтобы закончить работу по производству белка.

Когда окружающая среда является биохимически подходящей, неспаренные нуклеотидные основания этой уникальной мРНК начинают притягивать конкретные аминокислоты, чтобы построить новый белок (цепь аминокислот). На каждые три неспаренные нуклеотидные основания (кодона) молекулы мРНК в новую цепь добавляется одна конкретная аминокислота.

После того как все аминокислоты будут находиться на своем месте и в правильной последовательности, новая (белковая) цепь отрывается от мРНК. Теперь этот уникальный белок начинает функционировать в том качестве, для которого он был создан. Этот процесс является очень быстрым, точным и четким, причем происходит он миллионы раз в секунду по всему вашему телу.

Проект «Геном Человека» пытается расшифровать последовательность оснований во всейчеловеческой ДНК. Эту чрезвычайно объемную задачу по анализу и сбору данных взяла на себя многонациональная команда ученых, где каждый отвечает за исследование последовательности в порученной ему части ДНК. Считается, что за короткий период в три года весь геном человека может быть картирован полностью.

Полный комплект ДНК человека — это огромная база данных, содержащая примерно 3 миллиарда пар оснований. Уже картированы многие гены, относящиеся к конкретным хромосомам. По этим результатам были идентифицированы другие гены, но их точный хромосомный адрес пока еще не установлен.

Теломераза — это недавно обнаруженный фермент, обладающий уникальными свойствами замедления старения. Теломераза синтезируется в клетке и непосредственно отвечает за стабильность и силу теломера — структурного белка, обнаруженного на концах нитей ДНК (это как бы колпачки, запечатывающие концы хромосом). При делении клеток теломеры могут быть утеряны или повреждены, что нарушает клеточное деление, обусловливает ненормальную репликацию клеток или даже полностью останавливает клеточное деление.

Внутри хромосомы ДНК находится в «сверхзакрученном» состоянии. Во время деления клетки концы ДНК могут запутаться, когда происходит разделение всех хромосом. Концы хромосом имеют особую последовательность, которая повторяется много раз для поддержания целостности хромосом во время деления. Теломераза восстанавливает силу теломера и увеличивает вероятность правильного деления клетки.

К сожалению, раковые клетки также образуют свою собственную теломеразу, что может стимулировать избыточное или бесконечное деление клеток. Для сравнения: нормальная клетка обычно перестает репродуцироваться после определенного числа делений. В каком- то смысле, раковые клетки бессмертны, то есть до того момента, пока они не раз рушат тот организм, который их питал. Продолжаются исследования по изысканию способов инактивации теломеразы в раковых клетках, это даст им сигнал перестать делиться.