Знание-сила, 2003 № 05 (911)

Автор статьи Дж. Ридер, работающий в том же институте Скрипса, где долгие годы изучал проблемы мозга Крик, считает, что на первых этапах эволюции химических систем очень трудно было поддерживать четырехбуквенные рибозимы. Их же искусственная система из пурина и урацила «сшивала» две молекулы РНК с катализируемой скоростью в 36 тысяч раз больше фоновой. Может, и вправду рибозимовые лигазы стояли у истоков жизни?

Рисковые аргонавты

Ясон, увлекший за собой в далекую Колхиду на поиски золотого руна своих друзей, действительно был рисковым парнем. То же можно сказать и об ученых, которые идут по неведомым дорожкам новых биотехнологических возможностей, получая и находя часто вовсе не то, что хотели и надеялись открыть.

Есть классический объект генетики растений под именем всем знакомой петунии. Окраска ее лепестков регулируется одним геном, наследование изучено вдоль и поперек. Эдакая дрозофила ботаники. Вот на этой- то дрозофиле и экспериментировали последователи «нового смелого мира».

Суть опыта заключалась во внесении дополнительных копий гена окраски. Мыслилось получить не розовые цветы, а чуть ли не черные (как это делают с тюльпанами). Но, к удивлению создателей нового ботанического Голема, петунии получились... бесцветные, то есть белые.

Анализ активности гена показал, что никакой активности не было. Гены в виде ДНК были, а вот их информационных копий (и-PH К) не было.

Когда об этом сообщили ботаники, за дело взялись «червячники». Есть такой круглый червячок — нематода — длиной-то всего лишь один миллиметр, который состоит из тысячи клеток. С. Бреннер еще в далекие шестидесятые годы распознал его генетический потенциал. Сегодня геном «кэнорабдитис элеганс» прочитан, поэтому быстро прикинуть на черве идеи не составляет труда. В общем, у червячка оказалось все то же самое.

Но в течение почти десяти лет это явление считали привилегией низших организмов. Оно получило название «интерференция» и было скопировано с известной интерференции вирусов. Еще с пятидесятых годов было известно, что вирусная атака клеток ведет не только к их гибели, но и к передаче другим клеткам сигнала об опасности. Потом в клетках выявили белок, получивший, естественно, название «интерферон». Интерференция, таким образом, мешает распространению вирусной инфекции.

Было также известно, что введение в клетки кусков нуклеиновой кислоты длиной более тридцати букв-нуклеотидов включает в их цитоплазме мощный интерфероновый ответ, блокирующий весь белковый синтез. При этом часто в экстрактах, особенно ядерных, обнаруживалась всякая РНКовая мелочь размером в какие-то 19 — 22 нуклеотцда (нт). Но от нее отмахивались, считая эти супермалые РНК продуктом распада более крупных.

Такие удивительные структуры создает РНК для выполнения своих функций

И вот осенью 2001 года плотину прорвало. В лаборатории Колд- Спрингс-Харбора, где долгие годы директорствовал Уотсон, был открыт фермент «дайсер». Название образовано от английского «дайс», что означает игральные кости, случайность. Потом был открыт фермент «аргонавт», и пошло-поехало. Особенно в этом отношении постарались в Геттингене, где в Институте биофизической химии Макса Планка собралась мощная команда поя руководством Томаса Тушля, открывшая РНК-интерференцию в клетках млекопитающих.

Это открытие произвело впечатление разорвавшейся бомбы. Оказалось, что в клетках высших организмов действует древняя защитная система внутриклеточного иммунитета, сохранившись в эволюционно первозданном виде. Тут уж все бодро развернулись от различных геномов и стройными рядами...

Не слышны в саду даже шорохи...

В целом весьма упрощенно картина молекулярной интерференции может быть изложена следующим образом. В клетке имеются длинные двуцепочечные молекулы РНК, на которых собираются четыре белка:

дайсер аргонавт

==============

белок белок

При этом «дайсер» смотрит в хвост «аргонавту». Такая ориентация способствует активации «дайсера», который начинает нарезать РНК на короткие 19-22-нуклеотидные куски. Получив свой кусочек, «аргонавт» разворачивается на 180 градусов и избавляется от второй цепочки. В результате этого «аргонавт» получает санкционированный доступ в РИСК, который собирается на и-РНК-мишени.

Для пояснения дальнейшего необходимо сделать маленькое отступление. Биологам известно понятие «сайленсинг», название которого произведено от английского «сайленс» — молчание, немота, тишина. Этот термин стали применять к гену, который, отработав свое в эмбриональном развитии, замолкает на всю оставшуюся жизнь (в норме). Или, наоборот, был молчащим, а потом под действием половых гормонов бурного юношеского созревания включился и вновь замолкает лишь в старости. При раке сайленсинг многих генов снимается, что не есть хорошо.