Вирусы: Скорее друзья, чем враги

Цвет позволяет «увидеть» генетические эффекты. Начало этому положил Грегор Мендель, который открыл принципы генетики и, наблюдая за окраской душистого горошка, вывел законы. Барбара Макклинток, изучив цвет кукурузных зерен, выявила принципы эпигенетики. Полоски на лепестках тюльпанов указывают на наличие вирусов и эпигенетических эффектов. Цвет – это прекрасно, ибо он позволяет невооруженным глазом «увидеть» очень сложные генетические эффекты. Существует определенная информация: вирус изменяет цвет своего хозяина, а его противовирусная защита тоже приводит к изменению цвета. Показательным примером такой защиты являются фиолетовые петуньи, которыми украшают балконы в летнее время и на которых часто бывают симметричные мозаичные узоры. Если лепестки белые, значит, цвет исчез. Симметричные мозаичные узоры свидетельствуют о том, что потеря цвета произошла на начальном этапе формирования соцветий. Мозаичные узоры – результат действия противовирусной системы. Отсутствие цвета означает «отсутствие экспрессии генов цвета», что свидетельствует о выключении гена цвета, что ученые называют «сайленсинг». Данный термин не вполне подходит, поскольку речь идет о выключении не звука, а цвета. (.) Сайленсер – это сайленсерные РНК, или «малые интерферирующие» РНК (миРНК или siRNA). Это похоже на название вышеупомянутого интерферона, что правильно, поскольку данные механизмы взаимосвязаны. Если миРНК поражает ген цвета или промотор гена цвета, можно наблюдать эффект сайленсинга, а именно потерю цвета. Результат довольно прост, несмотря на довольно сложный молекулярный механизм, стоящий за ним. Сайленсинг способен поразить любой ген, причем ген цвета лишь один из множества генов, которые могут быть поражены. Проникающие в клетку вирусы могут также подвергаться сайленсингу. Англичанин Дэвид Болкомб описал сайленсинг генов в растениях, но генетика растений – очень сложная дисциплина, которая многим оказалась не под силу. Макклинток также столкнулась с этим в ходе исследования кукурузных зерен, ценность которого никто не понял. Сайленсинг генов как способ иммунной защиты был тщательно изучен у червей , и в результате Эндрю Файер и Крейг Мелло, но без Болкомба, в 2006 г. стали лауреатами Нобелевской премии. С тех пор сайленсинг генов стал одним из предпочтительных и наиболее информативных лабораторных экспериментов. Когда человеку хочется подтвердить функции генов, нет ничего лучше, чем выключить их, то есть осуществить сайленсинг и посмотреть, что произойдет при отсутствии гена. «Потеря функции» – технический термин. Сейчас это стало стандартной лабораторной процедурой. Многие университеты даже предлагают услуги по выключению генов на контрактной основе. И не нужно думать об иммунных системах и противовирусной защите – просто закажите в какой-нибудь компании ретровирус с заданной последовательностью, чтобы получить желаемую сайленсерную миРНК. Затем можно использовать вирусный вектор, чтобы инактивировать заданный ген и посмотреть, что произойдет. Лучше сразу оговорить с компанией выключение гена, поскольку не все гены можно полностью выключить. Иногда в результате «нецелевого» эффекта инактивируется не тот ген – еще один недостаток такого метода. Однажды две группы ученых одновременно проводили эксперименты по выключению генов, используя ВИЧ-инфицированные клетки, и получили очень сильно отличающиеся результаты. В связи с этим отметим, что метод нуждается в стандартизации и совершенствовании.

В Цюрихе после рождественской вечеринки в доме Тоби Дельбрюка (сына Макса) мы проводили эксперимент со сайленсингом. Мои коллеги хотели выяснить, почему поют птицы, и в своей лаборатории с соответствующим уровнем безопасности мы помогали подготовить вирус для малых интерферирующих РНК различных генов. Мы проверили, какие именно гены привели к сайленсингу у птиц. Среди них был и FoxP2-подобный транскрипционный фактор, влияющий на способность говорить. Мы выясним, какой ген позволяет птицам петь и лишает этой способности.