2000 №1

Как и многие другие серьезные открытия, обнаружение белковой наследственности было подготовлено несколькими разнонаправленными сериями исследований. Интересно, что ни один из коллективов ученых, совместными усилиями которых было сделано открытие, первоначально не ставил целью изучать механизм наследственности.

Пожалуй, начать стоит с исследований американского биохимика Стэнли Прузинера. Именно он обнаружил новый тип инфекции — прионную, за что получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1997 году. Вероятно, читатели помнят скандал, разразившийся вокруг эпидемии коровьего бешенства в Англии. Белковые возбудители этой болезни (а также некоторых других смертельных болезней человека и животных — болезни Крейтцфельда — Якоба у человека, скрейпи у овец), поражающие нервную систему, мозг, и были названы прионами.

Стэнли Прузинер обнаружил, что абсолютно одинаковые по химическому составу прионные белки могут находиться в двух разных пространственных формах. Разница между такими белками отчасти напоминает разницу между сырым и вареным белком обыкновенного куриного яйца. Если белок находится в «нормальной» форме, он хорошо растворяется и выполняет в организме свойственную ему функцию. Напротив, белок, находящийся в «аномальной» пространственной форме, образует нерастворимые агрегаты, слипается. Но самым важным — и уникальным — свойством прионов является следующее: белок, находящийся в «аномальной» форме, столкнувшись с «нормальным» белком, переводит его в свою, «аномальную», форму. Это и является сутью прионного типа инфекции: «больной» белок заражает «здоровый», который начинает слипаться и, накапливаясь, заполняет клетки мозга, препятствуя их работе. Причины изначального появления в организме белка в «аномальной» форме пока не установлены. Обе формы белка кодируются одним геном, поэтому вполне вероятно, что на образование «аномальной» формы могут влиять внешние воздействия (например, есть гипотеза, что к появлению «аномального» приона в организме может привести высокая температура, перенесенная человеком).

ДРОЖЖИ: ОТ ПРИОННОЙ ИНФЕКЦИИ К БЕЛКОВОЙ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

В рассказе об открытии белковой наследственности придется сделать небольшое отступление, вернее, начать рассказ заново, уже с другой точки. Возможно, это покажется нелогичным, но ведь именно так движется наука: каждый ученый идет своим путем, каждое открытие включает труд многих исследователей.

Обнаружение прионного типа инфекции стало первым шагом к открытию нового типа передачи наследственной информации.

Второе направление, подготовившее его, было связано с дрожжами. Дрожжи — один из самых удобных объектов молекулярной генетики и молекулярной биологии. Во-первых, это связано с тем, что популяция дрожжей включает огромное количество одноклеточных микроорганизмов, поэтому можно регистрировать очень редкие явления, происходящие в одном случае из миллионов. Во-вторых, дрожжи хорошо изучены: известны структуры всех генов дрожжей. В-третьих, дрожжи в генетическом плане устроены практически так же, как человек. Почти все белки, которые есть у человека, есть и у дрожжей, более того, часто эти белки взаимозаменяемы. И, наконец, дрожжи быстро размножаются, поэтому опыты не требуют длительного времени. Один из основателей школы генетики дрожжей в бывшем Советском Союзе — Сергей Георгиевич Инге Вечтомов. Сейчас в России дрожжами занимаются несколько групп ученых, среди них — лаборатория его ученика, профессора Михаила Давидовича Тер-Аванесяна в московском Кардиологическом научном центре.

Еще в 1964 году С. Г. Инге-Вечтомов обнаружил у дрожжей ген SUP35. Примерно в это же время британский исследователь Брайан Кокс нашел у дрожжей наследуемый признак, обладающий рядом уникальных свойств, трудно объяснимых с точки зрения обычных представлений о генетических явлениях. Позже в лаборатории Инге-Вечтомова были получены свидетельства того, что существование этого признака зависит от гена SUP35. Одновременно с исследованиями Инге-Вечтомова такие же результаты были получены в лабораториях Тер-Аванесяна и Кокса. Все данные свидетельствовали о том, что белок Sup35 может каким-то образом отвечать за проявление и наследование этого признака, причем это его свойство не связано с мутациями (структурными изменениями) в гене SUP35.