ДНК. История генетической революции

Для тех групп, которые взялись за «прицельное» картирование человеческого генома, – это были ученые из Бостона, Айовы, Юты и Франции – на первых и, безусловно, важнейших этапах требовалось найти генетические маркеры, те места, где одни и те же фрагменты ДНК, взятые у двух различных особей, отличались на одну или более пар оснований. Такие различающиеся сайты послужили бы ориентирами и помогли скоординировать работу над геномом. Вскоре французской группе под руководством Дэниэла Коэна и Жана Вессанбаша в Genethon, институте геномных исследований (по объему выполняемых исследований этот институт больше напоминал фабрику) при финансировании Французской ассоциации по борьбе с мышечной дистрофией, удалось построить пробные карты генома. Подобно благотворительной медицинской организации Wellcome Trust, расположенной через Ла-Манш, французская благотворительная организация по борьбе с мышечной дистрофией частично компенсировала недостаточную финансовую поддержку государства.

Когда на последнем этапе потребовалось подробное физическое картирование с использованием векторных систем, основанных на искусственных хромосомах бактерий – BAC (bacterial artificial chromosome), решением этой задачи занималась группа Джона Макферсона из Вашингтонского университета в Сент-Луисе.

По мере того как проект «Геном человека» набирал обороты, продолжались дискуссии о том, каким образом его лучше всего реализовывать дальше. Некоторые ученые указывали, что значительная часть генома человека состоит из так называемой мусорной ДНК – участков, которые, по-видимому, ничего не кодируют. Действительно, на гены, или участки, которые кодируют белки, приходится лишь небольшая часть всей двойной спирали. Почему же тогда, спрашивали критики, мы должны секвенировать весь геном, зачем возиться с этим мусором? В научном мире существовал и другой подход, позволяющий «дешево и сердито» картировать кодирующие гены в геноме с использованием фермента обратной транскриптазы, катализирующей синтез ДНК на матрице РНК в процессе, называемом обратной транскрипцией. Эта технология описана нами в главе 5. Очищаем образец мРНК (кодирующую соответствующий генный продукт: белок, РНК) и проводим с ней в качестве матрицы обратную транскрипцию транспортной РНК из ткани любого типа: так, например, если образец взят из тканей или клеток мозга, мы получим образец РНК со всеми генами, которые экспрессируются в мозге. Затем при помощи обратной транскриптазы делаем копии ДНК (так называемой комплементарной ДНК) этих генов и эту ДНК потом можем секвенировать.

Однако такой подход – «дешево и сердито» – это не всегда способ решения проблемы в целом. Как мы уже знаем (и позже об этом еще поговорим), многие интереснейшие фрагменты генома лежат за пределами генов и образуют управляющие механизмы, которые включают и выключают гены. Например, в только что описанном случае с анализом кДНК из мозговой ткани мы получим обзор генов, включающихся в мозге, но не поймем, как именно они включаются: крайне важные регуляторные области ДНК не транскрибируются в РНК ферментом РНК-полимеразой, копирующим участок ДНК в транспортную РНК.

Сидней Бреннер, работавший в относительно скудно финансируемом Совете по медицинским исследованиям (MRC) в Великобритании, первым применил метод с использованием комплементарной ДНК (кДНК) для обнаружения и клонирования генов эукариот в прокариотных генах. кДНК – это ДНК, синтезированная на матрице зрелой мРНК в реакции, катализируемой обратной транскриптазой. Располагая ограниченным бюджетом на исследования, он выяснил, что секвенирование кДНК – наиболее экономически эффективный вариант расходования имевшейся у него суммы. Совет по медицинским исследованиям, решивший извлечь коммерческую выгоду из отсеквенированных последовательностей, запретил Бреннеру публикацию этой информации, пока британские фармацевтические компании не смогли воспользоваться ею для собственного обогащения.