Максим Франк-Каменецкий - Самая главная молекула. От структуры ДНК к биомедицине XXI века

Выяснилось, что у каждого онкогена есть свой клеточный «брат», нормальный ген, названный протоонкогеном . С молекулярно-генетической точки зрения онкогены, так же как и протоонкогены, – это обычные структурные гены, т. е. каждый из них несет информацию о строении определенного белка. Сам по себе протоонкоген не опасен. Более того, белки – продукты протоонкогенов играют ключевую роль в процессах межклеточной и внутриклеточной коммуникации.

Ведь чтобы примерно вести себя в дружной семье клеток многоклеточного организма, каждая клетка должна подчиняться поступающим к ней сигналам. Важнейший из таких сигналов – это сигнал о размножении (делении). Если, скажем, вы поранились при бритье, то клетки кожи, окружающие ранку, начинают усиленно делиться, чтобы залечить образовавшуюся брешь. Курьером, приносящим клетке приказ о делении, служат специальные белковые молекулы – ростовые факторы. Они доставляют свои «сообщения» другим белковым молекулам – рецепторам, встроенным во внешнюю оболочку клетки.

Итак, сообщение получено клеткой – ростовой фактор связался со своим рецептором. Но ведь всем в клетке заправляет ДНК, которая запрятана внутри ядра. Значит, чтобы быть услышанным, сигнал должен еще преодолеть внешнюю оболочку клетки, цитоплазму и ядерную оболочку. На этом сложном пути сигнал еще несколько раз преобразуется, его переносят особые внутриклеточные курьеры, в процессе участвует целый ряд белков.

Так вот, важнейший факт состоит в том, что белки – продукты протоонкогенов – это ростовые факторы, рецепторы и другие белки межклеточной и внутриклеточной коммуникации. Чем же отличается зловредный онкоген от безобидного, даже очень нужного протоонкогена?

Известен ряд механизмов, приводящих к превращению протоонкогена в онкоген. Это может быть просто точечная мутация – замена одного аминокислотного остатка. Это может быть хромосомная перестройка, в результате которой протоонкоген переносится в другую хромосому. При этом либо резко нарушается регуляция синтеза нормального продукта протоонкогена, либо в ходе перестройки происходит усечение самого гена. Может быть и так, что сам протоонкоген остается на месте, но к нему перемещается регуляторная область из другой хромосомы, и т. д.

Из детективных книг и фильмов известно, что самый опасный шпион – это тот, кто, внедрившись в цепь передачи приказов вражеской армии, в нужный момент подсовывает ложный сигнал о наступлении. Именно так ведут себя онкогены. Путем усиленной наработки ростового фактора, производя дефектный рецептор или какой-либо белок внутриклеточной коммуникации, онкоген заставляет ДНК клетки подчиниться ложному сигналу о делении. Клетки, несущие онкоген, начинают безудержно делиться, причем дочерние клетки тоже несут онкоген, т. е. снабжены сигналом к делению. Так возникает рак.

Итак, исследование природы рака прочно перешло на молекулярный уровень. Мы понимаем гораздо лучше, чем раньше, что требуется сделать, чтобы победить эту страшную болезнь. Необходимо либо убить все раковые клетки, либо заставить раковую клетку прекратить экспрессию онкогена, что и делает ее раковой. Исследователи пошли обоими путями.

Одно из самых острых психических заболеваний, суицидальный синдром, состоит в упорном и практически неудержимом стремлении пациента убить самого себя. К сожалению, как правило, несмотря на все усилия родственников и друзей, предотвратить фатальный исход не удается. Что-то чудовищно неправильное происходит в мозгу больного, в результате чего естественный инстинкт самосохранения уступает место противоестественному стремлению к саморазрушению. Ни в коем случае не следует путать суицидальный синдром с распространившимся в последние годы по всему миру феноменом террористов-смертников. Цель террориста – убить как можно больше других («врагов», иноверцев). Он так одержим этой идеей, что даже готов пожертвовать собой. С медицинской точки зрения террорист-смертник нормален. Другое дело – больной, страдающий суицидальным синдромом. Он действует так, будто запрограммирован убить себя.

Безусловно, в отношении индивидуума суицидальный синдром представляет собой ненормальное явление. Ну а в отношении популяции, общества в целом? Вот было бы славно, если бы Гитлер и Сталин страдали суицидальным синдромом и покончили с собой вместо того, чтобы уменьшить население планеты на миллионы и миллионы достойных лучшей участи человеческих существ. Не вызывает сомнений, что наш мир был бы куда более безопасным местом, если бы некоторые индивидуумы никогда бы не родились, а если все же родились, то наложили бы на себя руки в ранней молодости. Чего далеко ходить за примерами? Взять хотя бы бен Ладена.

В живой природе часто встречается генетически запрограммированное полное или частичное саморазрушение. Чтобы передать эстафету жизни следующему поколению, лосось, повинуясь своей генетической программе, покидает просторы океана, поднимается вверх к самым истокам мелких рек и ручьев, преодолевая на своем пути чудовищные препятствия. На всем протяжении этой дороги смерти рыба ничего не ест, используя исключительно ресурсы, нагуленные в океане. Достигнув места нереста совершенно истощенной, рыба освобождается от икры или спермы, после чего умирает от голода. Поведение лососевых – яркий пример того, как организмы бывают генетически запрограммированы на полное самопожертвование ради продолжения рода.

Каждую осень мы являемся свидетелями массового «временного самоубийства», когда лиственные деревья сбрасывают листву, опять же строго подчиняясь генетической программе. В дополнение ко всему этому в ДНК эукариот была обнаружена программа, которая, будучи включена, запускает цепь событий, ведущих к гибели клетки. Такое запрограммированное саморазрушение клетки получило название апоптоза , что по-гречески означает «отпадание».

Выявление апоптоза и его роли в биологии и медицине принадлежит к числу наиболее значительных прорывов в области молекулярной и клеточной биологии самого конца ХХ века. Удивительно, что такое фундаментальное и широко распространенное явление так долго оставалось в тени. Но когда, в основном благодаря работам Роберта Горвица из Массачусетского технологического института, важность апоптоза была осознана, явление оказалось в центре внимания исследователей и врачей. (Сам Горвиц был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за 2002 год.) Несомненно, апоптоз заслуживает такого всеобщего внимания. Ведь если клетки оборудованы всем необходимым, чтобы совершать самоубийство, и только ждут специального сигнала, все, что нам нужно научиться делать, – это посылать такой сигнал вредным клеткам, от которых мы хотели бы избавиться. Разумеется, прежде всего речь идет о раковых клетках.