Невидимый страж. Как иммунитет защищает нас от внешних и внутренних угроз

Единственное важным уточнением к центральной догме молекулярной биологии было осознание того факта, что далеко не все РНК кодируют белки. Многие из них выполняют в клетках другие важные функции (например, транспортные РНК и рибосомальные РНК, необходимые для синтеза белков на специальных молекулярных машинах – рибосомах). Таким образом, уточняя сказанное выше, гены в клетке можно разделить на две группы: кодирующие белки и кодирующие функциональные РНК. Однако к мутациям чувствительны и те и другие.

ДНК стабильнее, чем РНК, поэтому во всех клетках именно она отвечает за долговременное хранение генетической информации. Однако среди вирусов встречаются и те, у которых эту функцию выполняет РНК. К таким РНК-вирусам относятся, например, печально известные коронавирусы.

Клетки размножаются делением (митозом) – в результате из одной материнской клетки образуются две дочерние. При делении происходит удвоение генетической информации (ДНК), которая расходится потом по дочерним клеткам. В клетках эукариот, в том числе и человека, ДНК перед делением сначала копируется, а потом собирается в компактные структуры – хромосомы. Время жизни клетки от одного деления до другого называется клеточным циклом.

Благодаря делению клеток происходит рост и обновление многоклеточных организмов и распространение одноклеточных.

Вирусы не имеют клеточного строения. Вирусная частица представляет собой короткую генетическую инструкцию, записанную на ДНК или РНК и упакованную в белковую капсулу.

До конца XX века в биологии главенствовала концепция, согласно которой клеточное строение является одним из фундаментальных признаков живого. Таким образом, вирусы автоматически попадали в раздел «неживое». В настоящее время нравы смягчились. При проведении границы между «живым» и «неживым» главный акцент делается на способности к воспроизведению генетической информации (размножении), и вирусы оказались «живыми». Для наших целей, впрочем, совершенно неважно, куда их относить, но важно помнить, что в отличие от подавляющего большинства клеточных форм жизни вирусы не способны воспроизводиться самостоятельно. Они всегда выступают в роли внутриклеточных паразитов, используя для своего размножения клетки эукариот или прокариот.

Клетки. Вопросы саморегуляции и взаимодействия

Одним из фундаментальных свойств живого является способность реагировать на изменения в окружающей среде. Живая клетка – динамическая структура, в которой в зависимости от текущей задачи могут включаться и выключаться различные наборы генов и, соответственно, синтезироваться, или, как говорят ученые, экспрессироваться, разные наборы белков. Белки, изменяющие активность генов, называются транскрипционными факторами. Прикрепление транскрипционного фактора к ДНК (гену) запускает или, напротив, блокирует его считывание.

Два самых важных слова в описании регуляции клеточной активности – это активация (включение, усиление) и ингибирование (выключение, ослабление, супрессия). Баланс между активацией и ингибированием разных наборов генов и белков определяет внутреннюю жизнь как отдельной клетки, так и целого организма.

В разных клетках активны разные наборы генов, и это определяет видимое разнообразие клеток человеческого организма. Нервная клетка не похожа на клетку печени, а клетка кожи – на мышечную.

В многоклеточном организме очень важную роль играет согласованность действий разных клеток. Она достигается за счет того, что клетки постоянно обмениваются химическими сигналами друг с другом. Нарушение согласованности приводит к таким опасным заболеваниям, как, например, рак.

Молекулы, доставляющие послания от клетки к клетке, называются лигандами. Это могут быть как крупные молекулы – белки, так и относительно небольшие – гистамин или эстроген. Лиганды способны взаимодействовать со специальными белками-рецепторами на поверхности клетки. Связывание лиганда с рецептором запускает сложный каскад внутриклеточных превращений, который называется сигнальным путем данного рецептора и изменяет поведение клетки. Так, взаимодействие с рецепторами лигандов – факторов роста дает клетке сигнал делиться, а связывание цитокинов приводит к активации или затуханию иммунного ответа.

Связывание лиганда и рецептора – высокоспецифическое взаимодействие, эти две молекулы должны идеально подходить друг к другу, как ключ и замок, иначе связывания не произойдет. Разные клетки синтезируют разные наборы рецепторов, что определяет, на какие сигналы они будут реагировать.