Карин Мёллинг - Вирусы: Скорее друзья, чем враги

РНК по гомологии последовательностей может распознавать родственные и чужеродные РНК. «Оккупированные» РНК клетки не допускают проникновения в них другой родственной РНК, о чем уже упоминалось, когда речь шла о рибозимах, вироидах и вирусах как противовирусной защите. Когда мы говорим о структурном сходстве макро- и микромиров или об эффекте камуфляжа, означает ли это наше желание понять, как устроен наномир? Видимо, они в принципе схожи и мы – родственники.

Приближаясь к концу книги, я хотела бы дать читателю надежду и рассказать о некоторых удивительных, новых фантастических концепциях, отражающих состояние современных представлений и отсутствие знаний.

У полных женщин – полные внучки, а дедушки-курильщики неблагоприятно влияют на здоровье своих внуков по мужской линии.

Мы имеем представление об эпигенетике, которая обусловлена не генетическими изменениями, не мутациями, а факторами среды, влияющими на активность или экспрессию наших генов. Токсины, высокие температуры или пища способны привести к формированию РНК, которая активирует химические модификации ( метилирование или ацетилирование ДНК или гистонов) и модифицирует генную экспрессию. Эти явления не относятся к генетике и поэтому называются эпигенетическими. Обычно они «подчищаются» в процессе спаривания. У следующего поколения все начинается сначала. Поэтом эти явления в лучшем случае сохраняются на протяжении жизни одного поколения и не передаются новому поколению.

Тем не менее кое-что все же происходит: неожиданно выяснилось, что какая-то информация передается от бабушек к внучкам и от дедушек к внукам. Питание дедушек и бабушек влияет на гены их внуков и внучек. Перенос этой информации, вероятнее всего, носит ограниченный характер и происходит в определенные периоды беременности. На протяжении трех поколений эпигенетические изменения генов передаются от беременных матерей эмбриону и эмбриональным зародышевым клеткам, о чем свидетельствуют результаты исследования людей, родившихся после голландской «голодной зимы».

В настоящее время известен двухгенерационный эффект (эффект двух поколений), наследование без мутированных генов, более устойчивая эпигенетика. Барбара Макклинток охарактеризовала окраску кукурузных зерен как эпигенетические изменения. И уже тогда, когда она описывала этот эпигенетический эффект, кукурузные зерна продемонстрировали еще одно явление, которое проявляется не только в течение жизни, но и может передаваться нескольким поколениям. Это явление наблюдал канадский специалист по генетике растений Ройял Александр Бринк уже в 1956 г. и назвал его «парамутация». Это не было ни настоящей мутацией, ни эпигенетическими изменениями, сохраняющимися на протяжении жизни одного поколения. В настоящее время мы называем это явление трансгенерационным эффектом, поскольку оно влияет на несколько поколений.

Приведу пример: у мутировавших мышей на хвосте есть белые полоски. При спаривании таких мышей у потомства тоже появляются полоски, что противоречит законам наследования. Можно не скрещивать мышей, а пойти еще дальше: взять РНК у мышей с белыми хвостами и внутривенно ввести ее мышам с черными хвостами. Их потомство может иметь белые хвосты – это совершенно неожиданный результат. И все это достигается лишь при помощи кусочка РНК! Такая РНК называется piРНК, а ген – kit-геном. Этот ген известен исследователям онкогенов, его протоонкоген является рецептором тирозинкиназы стволовой клетки, сигнальной молекулы. Было показано, что сигнальная молекула, проходя через сперму, передается новому поколению. Кроме того, ее можно выделить из спермы. В 2006 г. это продемонстрировала Мину Рассулзадеган из Ниццы, мой друг и коллега, которая пыталась и до сих пор пытается убедить скептиков в том, что полученные ею удивительные результаты корректны. По ее оценкам, примерно 200 из 10 000 мышиных генов могли бы вести себя подобным образом. Влияет ли это главным образом на репродуктивную функцию? Мне интересно!

Белые полосы – характерная черта зебр, а также рыбок-зебр (данио). Их исследованием занималась лауреат Нобелевской премии Кристиана Нюсляйн-Фольхард с целью изучить особенности развития. Эти полосы обусловлены не вирусом или средовыми факторами, а в основном двумя-тремя видами клеток, а в основе этого явления лежат генетические факторы. Мутантную рыбку данио можно использовать для демонстрации вертикальных полос, повернутых на 90°! Даже крапчатость может быть результатом мутаций.

Дарвин предположил, что окрас влияет на сексуальную привлекательность и репродуктивность. Кроме того, цвет выполняет важную социальную функцию: например, жители африканских племен раскрашивают кожу, чтобы показать свою принадлежность к определенному сообществу. Нам, людям, приходится краситься, носить унифицированную одежду, соблюдать дресс-код и делать тому подобные вещи, поскольку у нас нет паттернов (структур), за исключением разве что меланоцитов, отвечающих за темную или светлую кожу, и, вероятно, еще одного типа клеток, определяющих рыжий цвет волос. Все полоски, обусловленные как генетическими, так и эпигенетическими факторами, предусматривают периодическое образование паттернов, имеющих активатор и ингибитор. Знаменитый английский математик Алан Тьюринг, известный своим вкладом во взлом кода Enigma, который во время Второй мировой войны использовали на немецких подводных лодках, а также Джон Мюррей из Принстонского университета в своей статье «Откуда у леопарда пятна» рассматривают вопрос о том, как образуются паттерны. Это меня очень заинтересовало, поскольку существует вирус пестролепестности тюльпанов, вирус кольцевой пятнистости дынного дерева и вирус кольцевой пятнистости картофеля, которые отвечают за полоски, точки, кольцевую пятнистость и крапчатость, при этом в формировании паттернов участвуют даже мелкие вироиды, такие как вироид веретеновидности клубней картофеля. Возможно, мутации, парамутации и вирусные инфекции имеют нечто общее. Мы до сих пор недостаточно хорошо представляем себе молекулярные механизмы, включая сайленсинг.

Трансгенерационный эффект проявляется и у растений. Если при выращивании помидоров и картофеля на их листья положить гусениц, то растения начинают бороться с ними, вырабатывая токсины, и в следующем поколении оба этих растения продолжают вырабатывать токсины в отсутствие опасных гусениц. Даже арабидорсис – растение, имеющее очень небольшой геном, в течение многих поколений помнит, как справляться с избыточным количеством соли в почве или жарой. Это пример быстрой реакции и памяти, сохраняющейся несколько поколений. Может ли быстрая переходная коррекция предшествовать долговременной памяти? Можно ли говорить о памяти, сохраняющейся более трех поколений?