Несса Кэри - Мусорная ДНК. Путешествие в темную материю генома

В гигантском пантеоне глобальных проблем здоровья, которых вообще-то запросто можно избежать, но которые оказывают на человечество колоссальное воздействие, ожирение борется за пальму первенства с курением. Вновь обратившись к данным Всемирной организации здравоохранения, мы обнаружим, что во всем мире из-за ожирения или лишнего веса ежегодно умирает около 3 миллионов человек. Почти четверть случаев сердечно-сосудистых заболеваний можно приписать ожирению или лишнему весу. Для страдающих диабетом второго типа вклад ожирения еще выше (почти половина всех случаев такого диабета обусловлена лишним весом). Для онкологических заболеваний этот показатель составляет, по разным оценкам, от 7 до 41% 36. Экономический и социальный эффект такой эпидемии ожирения устрашает.

Недавние исследования показали, что существует довольно тесное взаимодействие между системами наших клеток, пытающимися регулировать энергетические и метаболические флуктуации и как-то реагировать на них, и теми системами, которые поддерживают целостность генома, в том числе и стабильность теломер 37. Поэтому неудивительно, что ученые вовсю анализируют длину теломер в клетках тех, кто страдает ожирением. В статье, авторы которой изучали воздействие курения на длину теломер, кое-что сказано и о воздействии ожирения: они исследовали и это. Как выясняется, укорачивание теломер, связанное с ожирением, выражено еще сильнее, чем при курении, и эквивалентно потере примерно 9 лет жизни 38.

Если все это побудит вас держать собственный вес под контролем, делайте это осторожно. По данным ООН, страной с наибольшей долей людей, которым 100 лет и больше, является Япония 39. Почти наверняка в этом играет роль традиционное японское меню, ибо у японцев, переключившихся на рацион западного типа, нередко развиваются западные же хронические болезни. В основе традиционного японского стола — еда с низким содержанием белков и сравнительно высоким содержанием углеводов. Опыты на крысах показывают, что низкобелковая диета в ранний период жизни может быть одной из причин увеличения продолжительности жизни, а это, в свою очередь, часто связывают с длинными теломерами 40.

Так что если вы подумываете перейти на высокобелковую и низкоуглеводную диету по Аткинсу или Дюкану, обсудите-ка это сначала со своей мусорной ДНК. Подозреваю, что ваши теломеры могут отнестись к этому неодобрительно.

Одна клетка превращается в 2, из 2 получаются 4, из 4 рождается 8. «И так далее, и так далее, и тому подобное», как сказано в фильме «Король и я» 1. До тех пор, пока не появятся все 50 с лишним триллионов клеток человеческого организма. Каждый раз, когда человеческая клетка делится, она должна передать обеим дочерним клеткам точно такой же генетический материал, какой она несет в себе сама. Для этого клетка изготавливает точную копию своей ДНК. Появляется дубликат каждой хромосомы. Первоначально эти дубликаты остаются прикрепленными друг к другу, но затем расходятся на противоположные края клетки. Упрощенная схема этого процесса дается на рис. 6.1.

Рис. 6.1.Нормальная клетка содержит по две копии каждой хромосомы: одна копия унаследована от отца, другая — от матери. Перед делением клетки создается точный дубликат каждой хромосомы. Когда клетка делится, эти копии расходятся в разные стороны. В результате возникают две дочерние клетки, содержащие точно такие же хромосомы, что и исходная клетка. Для простоты здесь показана лишь одна пара хромосом, а не все 23 пары, имеющиеся в человеческой клетке. Различная окраска полосок на схеме показывает различное происхождение компонентов пары: она получает по одной хромосоме от каждого из родителей. Здесь отражено лишь деление ядра, хотя оно сопровождается и делением остальных частей клетки.

Есть одно исключение — половые клетки яичников или семенников, порождающие яйцеклетки или сперматозоиды соответственно. Яйцеклетки или сперматозоиды содержат лишь половину количества хромосом, которое имеется во всех других клетках организма. В результате при слиянии яйцеклетки со сперматозоидом в зиготе вновь восстанавливается полное число хромосом, а затем она уже делится, порождая 2 клетки, затем 4 — и так далее, и так далее, и тому подобное.

Такое уполовинивание числа хромосом оказывается возможным благодаря тому, что все наши хромосомы парные. Одну хромосому в каждой паре мы наследуем от матери, одну — от отца. На рис. 6.2 показано, как число хромосом уменьшается вдвое, когда создается яйцеклетка или сперматозоид.

Рис. 6.2.Процесс деления клеток, в ходе которого создаются гаметы (яйцеклетка или сперматозоид), каждая из которых содержит лишь одну хромосому из каждой пары. Вначале процесс выглядит как обычное деление клетки (показанное на рис. 6.1). Однако далее следует второе разделение хромосомных пар, при котором возникают гаметы с половинным числом хромосом. Уже на этой ранней стадии процесса размножения происходит обмен генетическим материалом внутри хромосомных пар. Тем самым увеличивается генетическое разнообразие потомства. (Впрочем, на данной схеме это не показано.).

Если деление клеток пойдет как-то не так, это может привести к очень серьезным последствиям (мы еще увидим это в данной главе). Клеточное деление — исключительно сложный процесс, требующий весьма скоординированной работы сотен различных белков. Кроме того, жизненно необходимо, чтобы клеточное деление протекало гладко и успешно. И поразительно, что немалая часть этого сложного и важного процесса так зависит от одного длинного фрагмента мусорной ДНК, называемого центромерой.

В отличие от теломер, центромера находится не на концевом, а на внутреннем участке хромосомы. В зависимости от конкретной хромосомы она может располагаться примерно в середине или ближе к концу. Ее позиция постоянна — в том смысле, что, к примеру, на человеческой хромосоме 1 она всегда располагается примерно в середине, тогда как на человеческой хромосоме 14 она всегда находится ближе к концу.

Центромеры, в сущности, представляют собой участки для прикрепления набора белков. Эти белки растаскивают разделенные хромосомы на противоположные края клетки. Представьте себе, как Человек-Паук выбрасывает паутину, целясь в предмет, который он хочет заполучить, и затем подтягивает этот предмет к себе. А теперь вообразите себе двух таких существ, только крошечных. Они стоят на двух противоположных краях клетки. Человек-Паук бросает сеть в нужную хромосому, сеть прикрепляется к ней, и затем он подтягивает хромосому к своему краю клетки. Его близнец проделывает то же самое на своем краю с другой хромосомой из данной пары.