Против часовой стрелки. Что такое старение и как с ним бороться

Ретротранспозон получил первую часть своего названия, потому что способен не только считывать информацию с ДНК, но и "вписывать" ее обратно. Выглядит цикл его размножения так: клетка принимает паразитический участок ДНК за свой и копирует с него информацию в виде промежуточной молекулы РНК (аналог ДНК, состоящий из одной цепи). Эта РНК несет информацию о белке под названием обратная транскриптаза, или ревертаза. Этот белок запускает обратный процесс: на основе РНК он строит новый участок нити ДНК, который затем встраивается в случайное место в хромосомах клетки, – и размножение совершилось.

Гены ретровируса, в отличие от ретротранспозона, кодируют еще и белки оболочки, из которых собирается вирусная частица. Затем вирус выходит из клетки (нередко разрушая ее) и отправляется на поиск новых жертв. А ретротранспозон – это "недоделанный" ретровирус, у него нет белковой оболочки и соответствующих ей генов. Поэтому все, что он может, – это размножаться и перемещаться в пределах ДНК одной клетки.

Ретротранспозоны, которые навеки поселились в ДНК человека, занимают, по разным оценкам, от 45 %[159] до двух третей[160] нашего генома. Не стоит удивляться таким большим цифрам: непосредственно генетической информации (такой, которая кодирует клеточные молекулы) в нашем геноме всего около 2 %[161]. Остальные участки ДНК – это "технические" зоны или генетический мусор (вроде последовательностей-паразитов), а про некоторые мы так и не знаем до сих пор, откуда они появились и зачем нужны. Так или иначе, почти половина нашей ДНК в некотором роде – не наша, чужеродная. И почти все это – ретротранспозоны одного типа, LINE-1 (или коротко L1). Правда, большинство из них "пассивны": из примерно 500 000 копий L1 в нашей ДНК лишь 80–100 могут размножаться, остальные оказались нейтрализованы собственными мутациями.

В подавляющем большинстве случаев разгул транспозонов не приносит клетке ничего хорошего. Представьте себе, что у вас дома живет сумасшедший ксерокс, который копирует одну и ту же страницу и вставляет ее случайным образом в ваши книги. В некоторых случаях это хулиганство останется незаметным – если страница оказалась, например, между обложкой и титулом. Но иногда оно становится серьезным преступлением – если вирусный лист встроился посередине вашего паспорта или других ценных документов. Для вас это означает, что ваш паспорт больше не действителен, а для клетки – что ретротранспозон оказался посередине какого-нибудь гена, который в результате подобного вторжения перестал работать (то есть клетка не может больше производить белки, которые этот ген кодирует).

Примерно 1 из 1200 возникающих у нас мутаций – результат размножения[162] ретротранспозона L1. Иногда их перемещение вызывает генетические болезни[163], например некоторые типы гемофилии или мышечную дистрофию Фукуямы. В других случаях приводит[164] к опухолевому перерождению клетки – если повреждает гены, контролирующие деление. Третья же группа мутаций не затрагивает жизненно важных генов, генетические паразиты прячутся по углам и до поры остаются незамеченными, пока их не становится слишком много – и тогда клетка теряет способность делиться[165].

Подобно точечным мутациям, прыжки ретротранспозонов неизбежны. Паразиты поселились в этом клеточном доме задолго до того, как мы получили его в наследство. Искоренить их невозможно, да и вырезать злосчастные страницы из своей ДНК клеткам не под силу. Единственное, что они могут сделать, – это помешать ретротранспозонам размножаться. Для этого в молодых клетках есть специальные механизмы, которые заставляют скручиваться те участки ДНК, где расположены копии L1. Пока они свернуты, информация с них не считывается, РНК не образуется и ксерокс бездействует. Однако со временем эти механизмы дают сбой, ретротранспозоны выходят из-под контроля, и мутации продолжают прибывать.

Впрочем, как и в случае с хромосомными аномалиями, прыжки паразитов по геному клетки тоже могут использовать в своих целях. Известно, например, что ретротранспозоны особенно активны[166] в клетках, которые постепенно превращаются в нейроны развивающегося головного мозга. Хаотично перемещаясь между хромосомами, L1 вносят случайные изменения в гены, ответственные за работу нервных клеток, и тем самым работают как генератор разнообразия. Таким образом ретротранспозоны увеличивают спектр нейронных сетей, которые можно из этих клеток построить. Есть даже данные о том, что у взрослых мышей ретротранспозоны "просыпаются"[167] в ходе физических тренировок: генератор разнообразия помогает им адаптироваться к стрессу.

Белковая пыль