Несса Кэри - Мусорная ДНК. Путешествие в темную материю генома

Вот еще одна аналогия. Представьте себе большой город, где каждый полицейский вынужден подавлять массовые выступления на каком-то участке. Тогда не останется сотрудников охраны правопорядка для выполнения обычных полицейских функций. То-то раздолье взломщикам и угонщикам. Похожая история происходит в клетках тех, кто страдает от мутации гена миотонической дистрофии. В этом гене нарастает количество повторов последовательности ЦТГ, что в конечном счете приводит к неправильной регуляции прочих генов клетки.

Дело в том, что зона повторов, увеличиваясь, связывает все большее количество белков. Поэтому нарушается функционирование все большего количества информационной РНК, что затрагивает все больше функций клетки. В конечном счете это приводит к развитию широкого диапазона симптомов у тех, кто страдает генетической мутацией, характерной для миотонической дистрофии. Вот вам и объяснение того, почему пациенты с большим числом повторов страдают от самых разных и серьезных клинических проблем.

Как мы уже видели в случаях атаксии Фридрейха и синдрома ломкой X-хромосомы, нормальные повторяющиеся последовательности (для гена миотонической дистрофии — последовательности триплета ЦТГ) впечатляющим образом сохранялись на протяжении всей эволюции человека. Это еще одно подтверждение того, что они играют важную роль в поддержании здорового состояния и нормального функционирования организма. Для гена миотонической дистрофии подтверждение еще более убедительное — благодаря тем белкам, которые связываются с зоной повторов в информационной РНК. Эти белки также связываются с зонами повторов меньшего размера — как раз такого, которым характеризуются нормальные гены. Просто в зонах меньшего размера не так много таких связываний, как при увеличенном количестве повторов.

Из примера с миотонической дистрофией ясно, что есть какая-то причина, объясняющая, почему молекулы информационной РНК содержат области, не кодирующие белки. Такие области играют важнейшую роль при регулировании того, каким образом информационные РНК используются клетками. Эти области сами как бы создают еще один уровень контроля, осуществляя тонкую настройку количества белков, которые будут вырабатываться на основе генетической матрицы ДНК. Мутацию, приводящую к миотонической дистрофии, идентифицировали почти за десятилетие до публикации генома человека. Тогда никто не ожидал, какой невероятно сложной и изменчивой окажется эта тонкая настройка.

26 июня 2001 года было объявлено о завершении первоначального черновика расшифровки человеческого генома. В феврале 2001 года вышли первые статьи, где описывалась эта «черновая» последовательность. Это стало кульминацией долгих лет работы, технологических прорывов, научного соперничества. В основном исследование финансировали американские Национальные институты здравоохранения и британский Wellcome Trust (в общей сложности на эти работы потребовалось примерно 2,7 миллиарда долларов 1). Работу выполнял международный консорциум. Первая порция статей, подробно описывающих полученные результаты, принадлежала перу более чем 2500 авторов из более чем 20 лабораторий по всему миру. Основную часть секвенирования выполняли пять лабораторий (четыре в США и одна в Великобритании). Одновременно частная компания Celera Genomics [4] Руководитель компании Celera Genomics Крейг Вентер рассказал о своей жизни и своих работах по расшифровке генома человека в замечательной книге «Decoded Life» («Расшифрованная жизнь». Москва, БИНОМ, Лаборатория знаний, 2015). тоже пыталась секвенировать человеческий геном, поставив дело на коммерческую основу. Однако, ежедневно публикуя получаемые данные, консорциум, получавший государственное финансирование, сумел добиться того, чтобы генетическая последовательность человека стала общественным достоянием 2.

Сообщение о том, что человеческий геном наконец расшифрован (пусть и пока начерно), вызвало огромный шум. Наиболее яркое заявление сделал, пожалуй, тогдашний президент США Билл Клинтон: «Сегодня мы изучаем язык, при помощи которого Бог сотворил жизнь» 3. Можно лишь догадываться, что почувствовали некоторые ведущие участники проекта, когда политик заговорил о божественном в эту минуту технологического триумфа. К счастью, ученые обычно отличаются скромностью и застенчивостью, особенно перед телекамерами и в беседах со знаменитостями, так что мало кто выразил по этому поводу громкое недовольство.

Руководителем Wellcome Trust , международной благотворительной организации, вложившей колоссальные суммы в проект «Геном человека», был тогда Майкл Декстер. Он высказался не менее пафосно, хотя и чуть менее теологично, объявив завершение черновой расшифровки генома «выдающимся достижением не только в масштабах нашей жизни, но и в масштабах всей человеческой истории» 4.

Возможно, другие открытия по своему значению не менее важны, чем результаты проекта «Геном человека». На ум сразу же приходят огонь, колесо, число 0, алфавит. Не исключено, что у вас есть на примете и другие открытия. Кое-кто может также заметить, что расшифровка человеческого генома пока еще не выполнила всех своих обещаний, особенно касающихся борьбы с заболеваниями. (К примеру, Дэвид Сейнсбери, тогдашний министр науки Великобритании, заявлял: «Теперь мы обрели возможность достигнуть в медицине всего, на что мы только могли надеяться» 5.)

Впрочем, большинство ученых уже тогда понимали, что подобные заявления следует воспринимать с изрядной долей скептицизма. Этому их научила история генетики. Возьмем, к примеру, два сравнительно хорошо известных генетических заболевания. Мышечная дистрофия Дюшенна — очень опасный недуг. Страдающие им мальчики постепенно теряют мышечную массу, физически деградируют, утрачивают подвижность и обычно умирают еще в подростковые годы. Муковисцидоз — генетическое заболевание, при котором легкие утрачивают способность очищаться от слизи. Страдающие этим недугом подвергаются большому риску заразиться острыми формами инфекций, угрожающих жизни. Хотя некоторые из больных муковисцидозом в наши дни все-таки доживают примерно до 40 лет, это происходит лишь благодаря интенсивной физиотерапии, ежедневно очищающей их легкие, и колоссальным дозам антибиотиков.

Ген, мутирующий при мышечной дистрофии Дюшенна, выявили в 1987 году, а ген, мутирующий при муковисцидозе, обнаружили в 1989-м. То, что мутации в этих генах являются причиной болезней, установили более чем за 10 лет до завершения расшифровки человеческого генома. Но даже сейчас, после более чем 20 лет усилий специалистов, эффективных методов лечения этих болезней по-прежнему не существует. Понятно, что неизбежен значительный временной разрыв между знанием генетической последовательности человека и созданием методик лечения, позволяющих спасать жизни больных. Особенно велик этот разрыв, когда причиной заболевания становится не один ген, а два и более, или же когда какие-то гены взаимодействуют со средой (а ведь для большинства недугов дело обстоит именно так).