Карин Мёллинг - Вирусы: Скорее друзья, чем враги

Еще одна неожиданность: оказалось, что Mu можно использовать в качестве модели для генной терапии, а именно механизма интеграции чужого гена в зародышевых клетках путем ступенчатого разрыва (шаг с динуклеотидными перекрывающимися концами), который заполняется чужеродным геном. Процессы интеграции фагов Mu и ретровирусов схожи до мельчайших деталей, и их изучали в менее опасных и более оперативных Mu системах.

Практически в то же время, когда Макклинток открыла эпигенетику, у кукурузы был выявлен еще один феномен. В 1956 г. канадский генетик Александр Бринк также отметил совершенно необъяснимое наследование – удивительные узоры окраски кукурузных зерен. Этот процесс, который он назвал «парамутация», занимает более одного поколения и не подчиняется правилам мутаций. Генетика без генов! Этот феномен до сих пор остается незамеченным. Он приводит к наследованию приобретенных качеств, включая способность к обучению, – вопрос, однажды вызвавший политические дискуссии. И опять этот феномен не предусматривает непосредственного генетического изменения генов – в отличие от эпигенетических изменений, они носят долговременный характер и сохраняются на протяжении многих поколений. Сейчас ученые стали вспоминать и анализировать удивительный механизм наследственных изменений, не сопровождающихся мутациями. Это явление получило название «трансгенерационое наследование». У ученых вызвало беспокойство то, что, судя по наблюдениям, у полных мужчин рождаются полные внуки, а у полных женщин – полные внучки. А вот почему – узнаете, если будете читать эту книгу дальше. Открою секрет: наследуемые свойства – специальные регуляторы, называемые пивиРНК, передаваемые через сперму! Это перспектива на будущее, и этот вопрос мы обсудим в следующей главе и в конце книги.

Перед лекционным залом в лаборатории в Колд-Спринг-Харбор в память Макклинток установлена небольшая стеклянная витрина, которая отражает ее минималистичный образ жизни – почти нищета: пара пинцетов, посеревший початок кукурузы, художественная открытка, очки – почти ничего. Ее тетради хранятся в библиотеке. Ей бы, вероятно, понравилась такая скромная выставка. После нее остались ее идеи, а не эти вещицы. Просто удивительно, как много можно увидеть, рассматривая кукурузные зерна. Глядя на небольшую оловянную тарелку с разноцветными початками кукурузы, купленными мне в подарок одним моим другом на еженедельном фермерском рынке в Граце (Австрия), я вспоминаю о «прыгающих» генах, открытых Макклинток. Вот они: транспозоны, ретротранспозоны, ретровирусы, вплоть до противовирусной защиты и иммунной системы – все принадлежат друг другу. Всего несколько разноцветных кукурузных зерен поведали нам об истории, насчитывающей несколько миллиардов лет. Нужно сохранять некоторые подобные прекрасные свидетельства истории развития жизни на Земле – к ним, конечно же, относится и разноцветная кукуруза из Граца, а не выпускаемая в промышленных масштабах желтая масса в жестяных банках – в ней нет ничего особенного!

Любому читателю, прочитавшему мою книгу до этого предложения, следует написать мне и сообщить, не нашел ли он в ней ошибок и считает ли он, что в текст нужно внести поправки или корректировки. И тогда этот человек бесплатно получит экземпляр данной книги с моим посвящением.

Молодые мамы, будьте внимательны: цветные мыши могут помочь идентифицировать опасные для детей соски-пустышки. Это эквивалентно цветной кукурузе, только у мышей. Мыши не столь разноцветны, как кукуруза: в норме они черные и выглядят здоровыми, а вот больные мыши – рыжие и толстые. Организм черных мышей подавляет заболевания, ожирение, диабет и даже некоторые опухоли. Именно поэтому они используются в качестве животных моделей для исследования воздействия внешней среды. Такие мыши называются мышами агути, по названию гена цвета агути. Глядя на этих двух мышей, которые кажутся совершенно разными – одна рыжая и толстая, а другая черная и стройная, – невозможно себе представить, что они действительно совершенно одинаковы и имеют идентичные гены. Все дело в эпигенетике.

Эти мыши различаются эпигенетическими эффектами, которые обусловлены «транзиентными» (временными) модификациями их ДНК, а не мутацией ДНК. Эпигенетические изменения возникают вследствие факторов окружающей среды. В этом случае канцерогены способны обусловить химические модификации генов цвета путем метилирования ДНК-промотора и/или ацетилирования гистонов. Вследствие этого гены регулируются по-новому, что можно наблюдать в тех случаях, когда под действием гена цвета нормальные мыши становятся рыжими, а модификации гена цвета приводят к тому, что рыжая шерсть становится черной. В случае промежуточных изменений у мышей появляется коричневый окрас.

А теперь я хочу обратить внимание молодых мам: если кормить мышей агути кормом, содержащим канцерогены, в частности бисфенол А, входящий в состав материала, из которого делают многие детские игрушки, соски-пустышки и детские бутылочки в азиатских странах, следующее поколение мышей будет иметь рыжий окрас в силу активации гена цвета. Это сигнал «опасность»! Мыши агути – «тестовые» мыши или биосенсор изменений факторов окружающей среды, таких как канцерогены и токсины, а также мелкодисперсная пыль, химические вещества, психологические факторы или просто возраст – все эти факторы могут обусловить рыжий окрас мышей. Если в корм самке мыши добавить какое-нибудь второе соединение, например витамин В 12или фолиевую кислоту, ее потомство снова станет «здоровым» и будет иметь черный окрас. Один фактор питания или внешней среды способен нейтрализовать другой. В данном случае важно понимать, когда именно это происходит и на каком этапе развития, но такой принцип сам по себе – удивительное явление. И все же я бы не рекомендовала давать детям витамины, чтобы компенсировать токсический эффект игрушек, лучше купить менее токсичные игрушки!

Каким образом ядовитые вещества вызывают изменение цвета? Ответ на этот вопрос дали исследования в новой области, которые представляют собой многоступенчатый процесс: токсины приводят к образованию малой регуляторной РНК, метилятора ( РНК-зависимой ДНКметилтрансферазы), которая затем метилирует ДНК и регулирует гены цвета.

Макклинток показала, что «прыгающие» гены (или РНК) могут индуцировать эпигенетические изменения и обусловливать формирование разноцветных кукурузных зерен. Она не знала, что у мышей может меняться окрас. Ее бы, вероятно, удивило такое сходство между кукурузой и мышами. И все же существует общий принцип: эпигенетические изменения контроля генов регулируют появление нового цвета. Во время прогулки можно увидеть собак и кошек с белыми метками на кончиках ушей, с белым пятнышком на задней лапе или в белых «носочках». Белые участки кожи также наблюдаются у лошадей и карпов. Это довольно распространенное явление – в этой книге приведено немало таких примеров!