Мальчик, который не переставал расти… и другие истории про гены и людей

Белок — белки подобны глаголам в языке организма: если клетке нужно что-то сделать, она обращается к белку. Белки могут служить машинами — сила ваших мышц обусловлена взаимодействием группы белков, обращающих энергию в движение. Белки могут служить насосами: каналы в клеточных мембранах — не что иное, как белки либо белковые комплексы. Белки могут служить фабриками — многие белки задействованы в механизмах производства новых белков; работа митохондрий по превращению пищи в энергию требует участия множества разных белков. Ферменты — тоже белки. Кроме того, белки могут служить структурными компонентами. Коллагены, скрепляющие воедино ваше тело, — белки. Белки состоят из 20 различных аминокислот (имеется также редкая 21-я аминокислота, селеноцистеин; подробнее см. в примечаниях к главе 1). Для синтеза белка гены транскрибируются (см. транскрипция) на разновидность РНК, которая называется матричной (мРНК). При этом вырезаются интроны (этот процесс называется сплайсингом), чтобы получить окончательную версию мРНК. Она затем транслируется в белок: структуры, которые называются рибосомами, считывают мРНК и присоединяют новые аминокислоты к удлиняющейся цепочке. Многие белки затем подвергаются дальнейшей модификации: у молекул могут обрезаться концы, в них могут вноситься химические изменения, к ним могут присоединяться молекулы других веществ, например сахаров, прежде чем белок станет полностью функциональным.

Биопсия хориона — метод пренатальной диагностики, при котором берется образец плаценты, а именно хорионные ворсинки. Обычно проводится примерно на 11–12-й неделе беременности. Под ультразвуковым контролем в брюшную полость женщины вводится игла либо, в иных случаях, в плаценту вводится гибкая трубка, и образец отсасывается. Суть анализа основывается на том, что на ранней стадии эмбрионального развития разделяются клетки, которые станут плодом и в конечном итоге ребенком, и клетки, которые станут плацентой. Однако происхождение и исходный генотип у них общие. Генетический анализ плаценты, как правило, позволяет достоверно судить о плоде, но иногда встречаются мутации (в особенности хромосомные аномалии), которые происходят после разделения. В таких случаях биопсия хориона обычно выявляет видимый хромосомный мозаицизм. Если мозаична только плацента, это называется ограниченным плацентарным мозаицизмом. Он, как правило, безвреден, хотя иногда может нарушить функции плаценты. А значит, если при биопсии хориона выявляется мозаичная хромосомная аномалия, нам часто приходится проделать еще и амниоцентез, чтобы определить значимость этого результата.

Вариант — любое отличие от эталонной последовательности. Сюда относятся как варианты, затрагивающие гены, так и те, что находятся в промежутках между генами. Вариант внутри гена тоже может давать неодинаковые эффекты. Например, последовательность ДНК в экзоне может измениться, но белок на выходе не изменится (благодаря избыточности кода ДНК); последовательность может измениться так, что на месте обычной аминокислоты окажется другая; или же в последовательность может внедриться преждевременный стоп-сигнал. Кроме того, варианты могут оказывать разное воздействие на человека, в геноме которого они окажутся. Большинство из них безвредные (доброкачественные). Некоторые вредят гену так, что это приводит к болезни (патогенные). Насчет некоторых мы не уверены, каковы их последствия, — такие называются вариантами с неопределенной клинической значимостью. Слово «мутация» в техническом смысле подразумевает то же самое, что «вариант», но оно с давних пор ассоциируется с патогенностью; по этой причине данный термин выходит из употребления. Классификация вариантов — выявление, имеют ли они отношение к заболеванию, по поводу которого делается тестирование, — одна из главных проблем в современной генетике, поэтому даже появилось выражение: «Тестов на 1000 долларов, а интерпретаций — на 10 000».

Ген — его можно представить себе как набор инструкций для клетки, указывающих ей, как синтезировать белок. Гены — это длинные участки ДНК, обладающие специфической структурой: регуляторными последовательностями (которые иногда могут располагаться достаточно далеко от самого гена, а иногда непосредственно выше или ниже кодирующей части гена), экзонами и интронами. Экзоны — участки гена, которые транслируются в белок. Интроны находятся между экзонами и не транслируются, но они могут транскрибироваться — копироваться на РНК, которая затем может среди прочего исполнять функцию регуляции работы гена. Существуют гены из единственного экзона, совсем без интронов. Есть также РНК-гены, которые транскрибируются в РНК, но не транслируются в белок.

Геном — весь генетический материал отдельного организма. Каждый живой организм обладает геномом.