Знание-сила, 2003 № 05 (911)

В 1978 году А. Корнберг, впервые синтезировавший ДНК в пробирке, опубликовал книгу под довольно символическим названием: «Из любви к энзимам: Одиссея биохимика». Эдакая своеобразная сага из биохимии с любовью, в которой он четко заявил о том, что корни молекулярной биологии — в биохимии.

Отмахнуться от этого действительно нельзя, поскольку для успеха научного «предприятия» важна не только высокая теория, но и приземленный реалистичный принцип «кост-эффект» (соотношение цены и качества). Философия учит нас своей «теорией познания», что существует эпистемиология и онтология. Отсюда эпистолы — послания апостолов. Название происходит от греческого «эпистенай» — «на том стою!»

Нам, бросающим взгляд на историю науки, кажется, что идет поступательное и чуть ли не прямолинейное развитие. Это и есть по «теории», которая так ничего и не предсказала, и не сделала ни одного открытия.

А онтология — это низкая сущность, эдакое «аз есмь», сартровский «экзистанс», хотя она и лежит в основе высокой эпистемиологии. На самом деле, наука открывает не то, что хочет, а то, что может на данный момент. И довольно часто «проскакивает» мимо существенных и важных открытий. Это как с первой любовью, воспоминания о которой бередят потом всю жизнь душу так и не осуществленным потенциалом счастья в этой жизни-онтологии.

Заканчивая сие отступление, скажем только, что науки делятся на физические и «коллекционирование бабочек».Так вот Гершензон в силу обстоятельств оказался среди коллекционеров. А ему бы в Штаты...

Темин успел вовремя, выделив из раковых вирусов фермент, получивший название «РНК-зависимая ДНК- полимераза»: фермент, складывающий цепь ДНК по образцу — матрице РНК. Вовремя, потому что совершенно неожиданно для себя тот же фермент открыл Дэйвид Балтимор. Их статьи появились в последнем июньском номере «Нейчур» за 1970 год, после чего коллеги не стеснялись поздравлять их с совершенной революцией в науке. Через пять лет оба будут удостоены Нобелевской премии.

Проявление на листьях гена зеленого флюоресцирующего белка (в центре) и подавление его работы (справа и слева)

Через пять лет после открытия двуцепочечной спирали ДНК Ф. Крик вполне в духе теоретической физики выступил со статьей «Репликация биологических макромолекул» (то есть воспроизводство ДНК и белков). Именно в ней он постулировал необходимость посредника между ДНК и белком, поскольку к тому времени уже было известно, что белок не синтезируется в ядре, то есть там, где локализуется ДНК. На роль посредника была выдвинута PHК, получившая название «мессинджер» (от «мессидж» — послание, посыл, передающий информацию). По-русски она часто называется информационная РНК, или и-РНК.

Так родилась ЦДБ — центральная догма биологии: ДНК — РНК — белок.

А к концу 1966 года была решена одна из центральных проблем современной биологии: расшифрован код передачи информации в системе синтеза белка. Одно основание в ДНК кодировало одно основание в РНК, а три основания в РНК кодировали одну аминокислоту в молекуле белка. То есть, как часто говорилось тогда, открыт «язык жизни». А вы говорите о каких-то раковых вирусах и нарушении ЦДБ: ДНК — РНК — белок.

И все же Темин не сдавался, и в конце концов вместе с Балтимором они порушили ЦДБ. Оказалось, что управление информационными потоками может осуществляться и в обратном направлении. Уже в середине 1971 года редактор биологического отдела журнала «Нью сайентист» Г. Чедд писал, что установлено открытие РНКовой ДНК-полимеразы, которая осуществляет «обратный» синтез ДНК с РНК. Поскольку синтез нуклеиновой кислоты на матрице другой получил название «транскрипция» — «переписывание» (сравни: скриб — писец), то само явление получило название «обратная транскрипция», а фермент на научном сленге — «обратная транскриптаза», или еще проще — «ревертаза».

А кроме того, он утверждал, что есть и РНК-зависимая РНК-полимераза (РзРп — запомни, читатель, эту аббревиатуру).

Сами открыватели — Темин погибнет от опухоли мозга — надеялись, что им быстро удастся справиться с раком. Для этого всего лишь надо было найти средства, которые ингибируют — подавляют — обратную транскриптазу, играющую важную роль в процессе возникновения и развития рака. Но как много позже покажет история со СПИДом, также вызываемым ретровирусом (то есть вирусом, содержащим РНК), из этого ничего не выходит.

«Дайсер» (вверху под двойной цепью РНК) и расщепление и-РНК с помощью малой РНК и комплекса РИСК (справа), а также синтез двуцепочечной РНК с помощью РНК- зависимой РНК- полимеразы (РзРп). Объяснение всех этих сложных манипуляций — в тексте.

Разочарованные эдаким афронтом биологи попытались получить с паршивой овцы хоть шерсти клок и стали копировать с выделенных из клеток РНК-гены. Так в общем-то случайное открытие в области вирусной онкологии стало основой всей современной биотехнологии, а в конечном итоге привело и к прочтению генома человека. Но об этом мы уже неоднократно рассказывали...

Так в переводе на современный язык выглядело бы название статьи академика В.А. Энгельгардта «Нуклеиновые кислоты — снова в трех измерениях». В ней, а также и изустно, наш патриарх молекулярной биологии рассказывал о расшифровке трехмерной структуры первой транспортной РНК, которая «транспортирует», то есть переносит в рибосому аминокислоту, благодаря чему осуществляется синтез белка.

Открытие было удивительно тем, что с 1953 года мы привыкли к двуцепочечности ДНК, а про РНК знали, что она одноцепочечная. Но, оказывается, РНК может самоизгибаться на себя и образовывать двуцепочечные участки. А с конца у нее свисают четыре нуклеотида. Дважды нобелевский лауреат Фред Сэнджер, вспоминая в связи с пятидесятилетним юбилеем ДНК удивительные дни начала молекулярной биологии, писал о том фуроре, который произвела расшифровка последовательности этой четверки. К 1978 году был расшифрован первый геном вируса из пяти тысяч нуклеотидов, а теперь счет идет на миллиарды, то есть объемы «чтения» увеличились в миллион раз!

Реклама интерферирующей РИН, созданной для борьбы с раком

А в самом начале восьмидесятых всю биологию потрясла весть о том, что РНК обладает самопроизвольной энзиматической активностью. Томас Чек выделил небольшие РНК, которые, подобно мифическому Уроборусу древних греков, «берущему себя за хвост», изгибаются и сами себя «перекусывают». И это в среде без каких бы то ни было следов присутствия белка. Нужно только присутствие металлических ионов, например того же магния или кальция.