Журнал «Вокруг Света» №12 за 2008 год

Некоторое время считалось, что сложным механизмом реакции на чужую РНК обладают только растения и примитивные животные вроде C.elegans, обделенные настоящей иммунной системой. Однако вскоре шинковку Dicer и детали мясорубки RISC обнаружили у птиц, млекопитающих, животных и человека. Об актуальности этого антивирусного механизма свидетельствуют и сами вирусы, которые в ходе эволюционного противостояния «снаряда и брони» обзавелись собственными приспособлениями для борьбы с siRNA. Среди них, например, специальные белки, которые тормозят работу RISC-комплексов. Эти средства чрезвычайно распространены у растительных вирусов, но их нашли и у вирусов млекопитающих.

Открытие siRNA подарило новые надежды на лекарства от вирусных и онкологических заболеваний, а молекулярным биологам — заодно и надежды на новое финансирование. Помимо упоминавшегося препарата против ВИЧ, уже испытываются основанные на siRNA лекарства от рака поджелудочной железы и шейки матки, а также от макулярной дистрофии — одной из главных причин потери зрения в пожилом возрасте.

Бывший президент Стэнфордского университета Дональд Кеннеди, который до недавнего времени возглавлял журнал Science, считал, что перелом в генетике случился в 2007 году, когда «фокус исследований сместился с генетической последовательности к взаимной регуляции генов». Не слишком ли сильно сказано для аппарата siRNA, который, кажется, нужен только для защиты от внешнего генетического материала?

Генетический тормоз

В то самое время, когда ботаники-генетики по обе стороны океана удивлялись бледнеющим петуниям, Виктор Амброс с коллегами из Гарвардского университета изучал серьезные нарушения в развитии все тех же червячков C.elegans, вызванные мутацией в гене, обозначаемом lin-4. Для этого нужно было найти белок, за который отвечал мутантный ген. Скрупулезно проходя ДНК участок за участком, Амброс с коллегами сделали открытие, которое дало больше вопросов, чем ответов. Ген lin-4 оказался очень маленьким — всего 21 нуклеотидное основание — и вообще не кодировал никакой белок.

Намек на разгадку дала последовательность гена-коротышки. Она зеркально воспроизводила фрагмент гена, кодирующего белок LIN-14. Именно этот белок в аномально высоких концентрациях производился у мутантов с нарушениями в lin-4. Стало ясно, что правильный ген lin-4 каким-то образом блокирует избыточный синтез данного белка. Так исследователи впервые натолкнулись на доселе неизвестный механизм регуляции активности генов. Но еще несколько лет считалось, что найденный механизм — экзотика, присущая только червям.

Нематоды Caenorhabditis elegans — круглые черви длиной около миллиметра — один из широко используемых генетиками модельных организмов. 

Перелом наступил только в 2000 году, когда другая команда исследователей во главе с Гэри Равканом из Массачусетского госпиталя в Бостоне нашла такой же короткий ген let-7. В отличие от lin-4 он блокировал образование не одного, а сразу пяти белков. Вскоре Равкан показал, что let-7 встречается у самых разных животных. А его близкий аналог нашелся в расшифрованном к тому времени человеческом геноме. Это уже нельзя было списать на экзотику круглых червей, поскольку эволюция сохранила их практически в неизменном состоянии у самых разных видов. Стало ясно, что открытый механизм играет важную роль для всего живого, позволяя регулировать активность генов с помощью собственных тормозящих РНК. Эти молекулы получили название микроРНК, miRNA или совсем коротко — miR.

К исследованиям малых ингибирующих РНК подключилось множество лабораторий по всему миру. Но каждая из них сообщала о своих результатах так, будто смежных областей просто не существует. Например, исследователи miRNA некоторое время упорно считали единственным назначением siRNA защиту от вирусов, которая никак не связана с развитием организма. Исследователи siRNA, в свою очередь, полагали, что miRNA — всего лишь частный случай механизма уничтожения матричных РНК. Специалисты до сих пор еще не договорились по этим вопросам, однако сегодня у miRNA и siRNA можно найти больше сходств, чем различий.

Эти два типа малых РНК очень близки по размеру (21—25 оснований). Смысл существования обоих — подавление трансляции белка с матричной РНК. И miRNA и siRNA готовятся при помощи шинковки Dicer. Но если две половинки siRNA-основания плотно держатся вместе, пока эта короткая РНК не попадет в капкан RISC, то miRNA путешествует по клетке в виде одиночных цепочек. Путь обеих малых РНК заканчивается ролью наживки в комплексе RISC. Причем в случае siRNA эта наживка обычно очень хорошо подходит к мРНК-мишени, а в случае miRNA может слегка от нее отличаться.