Знание-сила, 2003 № 05 (911)

Когда это впервые поняли осенью 200! года, ажиотажу ученых не было предела, что сразу же отразилось на страницах журналов. Ведь это же великолепно! Можно извне выключать нужные вам гены и тем самым начать разбираться в их функции. Такого подарка судьбы молекулярные биологи просто не ожидали.

Дело в том, что большая часть генов в нашем геноме, прочитанном к концу 2000 года, так и не понята, то есть их функции пока еще не известны. Достаточно сказать, что на расшифровку первых тысяч генов ушла четверть века, а остается еще как минимум тысяч 25! Вот почему все заинтересованы в простом и дешевом методе, который позволит быстро определять, что делает тот или иной ген, за что он ответственен. И новая система работы РНК, по крайней мере на сегодня, представляется идеальным выходом из положения.

Так некогда в липоссмах начиналась жизнь или по крайней мере синтезировалась РНК (красная цепочка) благодаря действию РНК- полимеразы (желто- зеленые шарики вверху) из отдельных нуклеотидов, плавающих в первобытном океане (красные шарики — на рисунке внизу)

Это онтология нашего бытия, а что же воспаряющее сознание эпистемиологии? То есть для чего существует с незапамятных времен механизм разрушения РНК? На сегодня теоретическая мудрость гласит: механизм интерференции служит защите клетки от вторжения чужеродных вирусов. Клетка быстро синтезирует короткие РНК с помощью «дайсера», после чего РИСК осуществляет «переваривание» вторгшегося врага.

В клетках же высших существует для их генома и другая опасность, а именно транспозоны. Эти мигрирующие в геноме элементы были открыты Барбарой Маклинток, за что она была десять лет назад удостоена на склоне лет Нобелевской премии. Транспозоны могут так вклиниться в ген, что он начнет работать аномально, что приводит ко всякого рода нежелательным последствиям. И тут РНК-интерференция служит подобно управлению внутренней безопасности силовых структур.

ДНК, намотанная на «шпульки» нуклеосом (одна видна в деталях справа внизу).

Схема наглядно представляет сложнейшую систему «упаковки» ДНК из-за чего молекулярные биологи несколько десятилетий не могли установить точную последовательность операций, совершаемых ДНК которая переходит от плотно упакованного состояния к рабочему

И, тем не менее, вирусные инфекции на всех уровнях живого существуют, следовательно, вирусам удается преодолеть интерференционный барьер. В свое время автор Гулливера Джонатан Свифт так обыгрывал эту ситуацию:

Натуралистами открыты у паразитов паразиты,

и произвел переполох тот факт, что блохи есть у блох.

Свидетельством преодоления интерференции является элегантный эксперимент, проведенный на листьях растения с помощью зеленого флюоресцирующего белка тихоокеанской медузы, включаемого белком животного вируса. Поясним, что имеется в виду.

Ген зеленого флюоресцирующего белка (ГФБ) работает в разных организмах и дает протеин, который светится зеленым под действием лазера или ультрафиолета. Клетки табака могут экспрессировать в гены вируса животного, в частности, поражающего домашнюю птицу. Так вот, в одном из подразделений Калифорнийского университета, что в городке Риверсайд, в табак внесли ген ГФБ, который, естественно, не стал светиться в силу РНК-интерференции («дайсеру» табака не важно, чью и-РНК перемалывать). Однако...

Однако через некоторое время свечение восстанавливалось. Под действием двух белков. Анализ показал, что оба они являются РНК-зависимыми РНК-полимеразами (РзРп). А мы уже эту аббревиатуру «проходили» еще в 1971 году. Вот тебе и временная петля, а отнюдь не поступательное движение вперед и ввысь!

Что делают РзРп? То же, что и в 1971 году, и миллиарды лет тому назад. Они столь же древние, как и интерференция. В клетках наблюдается баланс сдержек и противовесов, и вслед за включением интерференции вступает в действие обратный процесс, а именно восстановление двуцепочечности РНК. Интересно, что система настолько «антична», что белок животного вируса прекрасно работает в клетках растения, «зажигая» флюоресцентный белок тихоокеанской медузы. «Если звезды зажигаются, значит это кому-нибудь нужно»...

Книга под таким названием впервые вышла в 1993 году в издательстве Колд-Спрингс-Харбора. Авторы, среди которых был и Чек, обсуждали на страницах объемистого тома эволюционные аспекты зарождения катализа, специфичности, функции макромолекул. Четыре года назад она была переиздана Тогда еще никто не мог предполагать взрыва интереса к РНК, и книга пользовалась интересом главным образом среди теоретиков. Теперь же совсем иное дело. Можно только поражаться провидческой способности редакторов первого издания, которые предпослали книге следующий подзаголовок: «Природа современной РНК предполагает ее пребиотичность».

С теоретической точки зрения, новое открытие позволит дедемонизировать и снять анафему с ламаркизма. «Знание — сила» уже когда-то приводил строки Мандельштама на эту тему:

Если все живое лишь помарка за короткий выморочный день,

на подвижной лестнице Ламарка я займу последнюю ступень.

30 лет молекулярные биологи «долбили» гены и их строение. Были созданы стройные схемы работы генов. И оказалось, что все не совсем так. Геном — совокупность всего наследственного вещества клетки — регулируется совсем не так, как представлялось при работе на отдельных выделенных генах.

Открытый новый механизм регуляции работы генов и биохимических процессов в клетке оказался очень гибким и эффективным при восприятии воздействий извне. Гибкость, приспособляемость, пластичность живой материи всегда ставила перед биологами серьезные задачи, и сейчас представляется, что сделан серьезный шаг для их решения.

Надо признаться, что автора больше волнуют не теоретические споры и дискуссии, которые интересны, но, как показывает практика, малопродуктивны в биологии, а вечный вопрос: «Ну и что?»

Автор постарался в доходчивой форме изложить состояние дел вокруг РНК, несясь, подобно серфингисту, на волне жгучего интереса, возбужденного недавним «переоткрытием» интерференции и РзРп, что можно было сделать тридцать лет назад. А далее он может сказать только словами «Книги прохладного вертограда» XVIII века, хранящейся в Российской государственной библиотеке (бывшей Ленинке): «Избранная от многих мудрецов о различных врачебных вещех, ко здравию человеческому предстоящих».