Сэм Кин - Синдром Паганини и другие правдивые истории о гениальности, записанные в нашем генетическом коде

Итак, чем же занимаются все эти дополнительные участки ДНК? Ученые долго предполагали, что ничем, и пренебрежительно называли их «мусорной ДНК». Неблагозвучное название преследует эти участки до сих пор. Так называемая мусорная ДНК на самом деле содержит тысячи важных участков, которые включают, выключают гены и регулируют их иным образом – «мусор» управляет генами. К примеру, пенисы шимпанзе и других приматов покрыты короткими, размером с ноготь, бугорками (так называемыми шипами). У людей же нет таких «колючек», потому что за последние пару миллионов лет мы потеряли 60 тысяч символов регуляторной «мусорной ДНК» – ДНК, которая могла бы побудить отдельные гены (которые у нас до сих пор есть) создавать шипы. Кроме пощады влагалищам, эта потеря притупляет мужские ощущения во время секса и таким образом продлевает половой акт: это, как подозревают специалисты, способствует тому, что люди образуют пары и остаются моногамными. Другая мусорная ДНК борется с раком, то есть сохраняет нашу жизнь в каждый конкретный момент.

Ученые, к своему удивлению, нашли мусорную, или, как сейчас говорят, «некодирующую», ДНК – внутри самих генов. Клетки кодируют ДНК в РНК добуквенно точно, не пропуская ни одного символа. Но с полной РНК-рукописью в руке клетки прищуриваются, слюнявят красный карандаш и начинают редактировать – столь же беспощадно, как Гордон Лиш резал произведения Раймонда Карвера [46]. Это редактирование состоит в основном из вырезания ненужной РНК и сшивания остальных кусочков вместе, чтобы произвести матричную РНК как таковую. По непонятной причине исключаемые части называют «интронами», а оставляемые – «экзонами». Оставим это на совести ученых… К примеру, сырая РНК со всеми экзонами (прописные буквы) и интронами (строчные) может читаться как: абвгДеежзИйКлмнОпрСТуфхцчшщъыЬэюя. Отредактируем, оставив лишь экзоны, и прочтем: ДИКОСТЬ.

В организмах низших животных вроде насекомых, червей и прочих неприятных тварей содержится лишь пара коротких интронов: если же интроны работают слишком долго или их становится слишком много, клетки запутываются и уже не могут образовывать длинную связную цепочку. Клетки млекопитающих здесь выступают более способными: мы можем просеивать целые страницы ненужных интронов и никогда не потеряем главную нить мысли, которую выражают экзоны. Но эта способность имеет и свои недостатки. Так, РНК-редактирование у млекопитающих – занятие долгое и неблагодарное: человеческий ген в среднем содержит 8 интронов, каждый состоит в среднем из 3500 символов – это в 30 раз длиннее, чем у окружающих их экзонов. Ген для производства самого большого человеческого белка, титина, содержит 178 фрагментов, всего 80 тысяч оснований, тщательно скрепленных вместе. Еще более нелепо растянувшийся ген – дистрофин, Джексонвилл [47]человеческой ДНК – содержит 14 тысяч оснований закодированной ДНК среди 2,2 миллиона оснований ненужных интронов. Лишь одна транскрипция занимает 16 часов. Сплайсинг в итоге производит невероятное количество энергии, и любая ошибка может разрушить важные белки. Одно из генетических расстройств заключается в том, что неправильное сращивание в клетках человеческой кожи стирает все канавки и завитки на кончиках пальцев, оставляя их совершенно гладкими. Ученые назвали этот дефект «болезнью иммиграционных задержек», так как люди с такой мутацией тратят много нервов при переходах границы. Другие нарушения, связанные с расщеплением, более существенны: ошибки в построении дистрофина могут вызвать дистрофию мышц.

Животные мирятся с этой возней и опасностью, так как интроны дают клеткам разнообразие. Определенные клетки могут сейчас или потом пропустить экзон, полностью или частично оставить на месте интрон или же отредактировать РНК другим способом. Таким образом, существование интронов и экзонов дает клеткам свободу для экспериментов. Они могут производить различную РНК в разное время или же настраивать белки для всяческих изменений в организме [48]. Уже по этой причине млекопитающие научились смиряться с существованием огромного количества длинных интронов.

Однако случай с Маюми показал, что толерантность может иметь неприятные последствия. Длинные интроны способствуют тому, что непарные хромосомы запутываются, так как между ними нет экзонов, чтобы беспокоиться по поводу прерывания. «Филадельфийская хромосома» возникает между двумя интронами – один на хромосоме 9, второй на хросомосоме 22 – которые обладают очень большой длиной, что повышает шансы этих отрезков войти в контакт друг с другом. Сначала наши толерантные клетки не рассматривают это соединение как нечто существенное, поскольку оно затрагивает «лишь» интроны, которые скоро будут удалены. Но на самом деле это очень важно. В клетках Маюми соединились два гена, которые никогда не должны были соединяться. Гены, которые в тандеме формируют чудовищный гибридный белок, который не может правильно выполнять работу ни того, ни другого гена. Результатом этого стала лейкемия.

Врачи прописали Маюми химиотерапию, но рак обнаружился на поздней стадии, и ей по-прежнему было очень плохо. По мере того как Маюми становилось хуже, врачи начали думать: «А что будет с Эмико?» ОЛЛ – раковое заболевание, которое распространяется быстро, но не очень. Маюми практически точно уже была больна, когда носила Эмико. Могла ли девочка «заразиться» раком от матери? Рак у беременных – не такая уж и редкость, один случай заболевания приходится примерно на тысячу беременностей, но ни один из врачей никогда не видел зараженный раком плод. Плацента – орган, соединяющий мать с ребенком – мешает любому из подобных вторжений, поскольку, кроме снабжения ребенка питательными веществами и удаления отходов, этот орган также является частью иммунной системы ребенка, блокируя микробы и чужеродные клетки.

Однако плацента – это не гарантия спасения: врачи не советуют беременным женщинам иметь дело с кошачьим туалетом, потому что токсоплазма может проникнуть в плод через плаценту и разрушить его мозг. После ряда исследований и консультаций со специалистами врачи определили, что в некоторых редких случаях – после первого известного случая в 1860-х годах таковых было зафиксировано всего несколько десятков – мать и плод получали раковое заболевание одновременно. Как именно передаются эти недуги, пока выяснить не удалось, однако поскольку мать, плод и плацента так тесно связаны, механизмы передачи и воздействия болезней будут связаны столь же тесно. Возможно, в подобных случаях плод заражает раком мать. Возможно, они оба подвергаются воздействию неизвестных канцерогенов. Возможно, это всего лишь ужасное совпадение: встречаются два случая сильной генетической предрасположенности к раку. Однако врачи, работавшие в 2006 году в Чибе, имели инструмент, которого были лишены предыдущие поколения: генетическое секвенирование. И по мере того как случай Маюми-Эмико прогрессировал, эти врачи использовали генетическое секвенирование, чтобы на первых порах хотя бы решить вопрос: может ли мать передать раковое заболевание своему ребенку. Более того, эта поистине детективная работа пролила свет на некоторые функции и механизмы ДНК, уникальные для млекопитающих черты, которые послужили плацдармом для изучения генетических особенностей млекопитающих.