Генетика на пальцах

Например, посредством уже известного вам метилирования одной из аминокислот, образующих код. Или же посредством ацетилирования, при котором один атом водорода в молекуле органического соединения замещается ацетильной группой [-CH3CO]. Или же посредством фосфорилирования, при котором в молекулу включается остаток ортофосфорной (фосфорной) кислоты [-РО4]. Не столь важно, какой именно остаток присоединяется к концевой части гистона. Важно то, к какой именно аминокислоте[57] он присоединяется. Проще говоря, модель замка, который вешается на аминокислоту, не имеет значения, главное, чтобы замок был повешен в нужном месте.

Ассортимент РНК состоит из молекул разных размеров – от гигантов-матриц до крошечных «лилипутов», образованных двумя десятками нуклеотидов. Однако это тот самый случай, когда можно сказать: «мал, да удал». МикроРНК участвуют в эпигенетической регуляции экспрессии генов, влияя на стабильность матричных РНК и, соответственно, на процесс трансляции белков на этих матрицах. У каждой молекулы матричной РНК в конце кода (то есть не на «головном», а на «хвостовом» участке) находится своеобразная «болевая точка» – некодирующий участок. Удар по этой точке, то есть прикрепление микроРНК к некодирующему участку, блокирует матрицу или же вызывает ее разрушение. Ген пребывает в целости и сохранности, а белок, который этот ген кодирует, в клетке не образуется, потому что для него нет матриц! Этот механизм называется РНК-интерференцией[58].

Знаете ли вы, что такое прион?

Если вы не сумели ответить на этот вопрос, то не спешите огорчаться. О существовании прионов, кроме биологов, мало кто знает. А вот о «коровьем бешенстве», пожалуй, слышали все.

Возбудителем «коровьего бешенства», которое по-научному называется губчатой энцефалопатией крупного рогатого скота, а также возбудителем болезни Крейтцфельдта – Якоба, возникающей после употребления зараженной говядины у людей, является прион – инфекционный агент белковой природы.

Прионы представляют собой белки с аномальной структурой. Соединяясь с гомологичным, то есть схожим, нормальным клеточным белком, прион изменяет его структуру, превращая нормальный белок в аномальный, в свое подобие. Размножение прионов отчасти напоминает размножение вирусов, поскольку и те, и другие могут размножаться только внутри клетки-хозяина, используя ее ресурсы. Только вирус содержит генетический материал – нуклеиновую кислоту, а прион не содержит. Прион прост настолько, что проще уже некуда. Это белковая молекула, всего лишь молекула и ничего больше.

«Лакомством» для прионов служат нервные клетки, особенно клетки головного мозга. По каким-то неведомым пока еще причинам прионы предпочитают эти клетки всем прочим. Поэтому у человека и ряда других млекопитающих прионы вызывают энцефалопатию – поражение головного мозга.

С генетической точки зрения, прионы представляют интерес как единственные агенты (живыми организмами их назвать язык не поворачивается), размножение которых происходит без участия нуклеиновых кислот. Информация напрямую передается от белка к белку. Некоторые прионы существуют в нашем организме в норме. Их начали изучать недавно, и потому о нормальных функциях прионов известно очень мало. А если честно, то практически ничего не известно, существуют только гипотезы. Например, ученые предполагают, что «нормальные» прионы могут принимать участие в обеспечении долговременной памяти. Также существует гипотеза о том, что прионы могут являться еще одним эпигенетическим «инструментом». А что? Вполне возможно. Прионы могут связываться с уже синтезированными белками и «уничтожать» их, превращая в свое подобие.

Вместо традиционного вопроса на этот раз вас ждет немного статистики. ДНК разных людей различается в среднем одним нуклеотидом из тысячи, то есть разница составляет всего-навсего 0,1 %. А разница между ДНК человека и шимпанзе составляет 1 %: только один нуклеотид из ста будет другим. Но посмотрите на человека и посмотрите на шимпанзе… Посмотрите внимательно, и вы поймете, как велики возможности эпигенетики.

Дело не в генетических законах, то есть не в наследственном коде, а в структурах, которые следят за их исполнением, – считывают код.

Помимо рассмотренных нами эпигенетических механизмов специфической экспрессии генов («включения» их по необходимости), существует еще и так называемый материнский эффект, суть которого заключается в воздействии материнского генотипа на ребенка.

Определенные гены матери, переданные потомку с яйцеклеткой, в начальной стадии развития зародыша, когда его собственный геном еще не активен, запускают синтез белков цитоплазмы, которые являются пусковыми факторами различных вариантов детерминации. Такие белки называются морфогенами, а кодирующие их гены – генами материнского эффекта. Некоторые из генов материнского эффекта экспрессируются не в самой яйцеклетке, а в окружающих ее клетках. В яйцеклетку поступают только их продукты – матричные РНК для синтеза необходимых морфогенов или сами белки.