Мальчик, который не переставал расти… и другие истории про гены и людей - [32]

Поэтому нам, генетикам, приходится придерживаться «принципа Златовласки»[63], стараясь найти золотую середину при решении вопроса о том, вызывает ли данный вариант заболевание. «Генетическая каша» должна быть не слишком горячей и не слишком холодной, ровно такой, как надо. Однако определить, как надо, порой бывает очень непросто. Хорошо, когда у нас есть популяционные данные, которые говорят нам: «Этот вариант слишком типичен, чтобы быть вредным». Хорошо, когда перед нами нечто такое, что уже наблюдалось десятки раз у больных и никогда — у большинства в популяции. Трудности чаще всего возникают с промежуточными случаями.

Вы, возможно, думаете, что решить эту задачу помогут компьютеры. Что ж, не вы первый. Стало чуть ли не обычным делом — едва встретившись с проблемой, тут же заявить: «У меня идея! Я напишу компьютерную программу, которая сможет определить, где хорошее, а где плохое». Существует ряд различных подходов к этой задаче, в основном опирающихся на сценарий, при котором одна аминокислота замещается другой (если в результате мутации возникает стоп-кодон, последствия обычно вычислить нетрудно). Одни программы нацелены на поиск химических изменений. Другие — на поиск того, что остается неизменным в ходе эволюции. К настоящему времени уже секвенированы геномы МНОГИХ организмов. Если вас интересует, скажем, замена аланина на серин, можно воспользоваться новейшей программой, чтобы посмотреть на соответствующую позицию в аналогичных белках у существ, все более и более далеких от человека, или на ту же самую позицию в одинаковых белках у человека и других животных.

Если проделать это с вариантом гена RPGRIP1, который был обнаружен у Уотсона, результаты будут неоднозначными: у человекообразных обезьян и мартышек в этой позиции стоит аланин, так же как у большинства грызунов, верблюдов, коров и косаток; аланин в этом месте есть у слонов и летучих мышей, у трубкозубов и броненосцев. Однако у белок и капских златокротов в этой позиции другие аминокислоты, и так же обстоит дело с утками и волнистыми попугайчиками. А у крота-звездорыла там именно серин! Это один из признаков, объединяющих его с Джеймсом Уотсоном, помимо того что оба они теплокровные существа с волосами и четырьмя конечностями. Впрочем, среди кротов не так много нобелевских лауреатов. В целом эволюционные данные не слишком убедительно свидетельствуют о вреде данной мутации для белков (даже если бы у нас не было популяционных данных).

Иногда наблюдается удивительный консерватизм эволюции. Например, у ребенка с тяжелой формой эпилепсии мы обнаружили аминокислотную замену в белке, в котором эта аминокислота (пролин) сохранялась у всех организмов, чьи геномы были прочитаны, вплоть до устриц и амеб. Если природа полагает, что именно здесь нужен пролин, и сопротивляется заменам на протяжении сотен миллионов лет, прошедших с того времени, как мы отделились от амеб и устриц, — то велика вероятность, что на этом месте действительно очень нужен именно пролин.

Однако вернемся к вашей компьютерной программе. Не обязательно ограничиваться химией или эволюционным консерватизмом; можно совместить оба принципа. Или можно набрать алгоритмов из чужих программ и объединить их, чтобы создать собственный новый алгоритм[64]. Теперь откалибруйте вашу новоиспеченную программу на огромном множестве вариантов, которые, как вы уже знаете, вредны или безвредны, сопоставьте ее с другим множеством, придумайте ей умное название и опубликуйте статью, где будет объясняться…

Где будет объясняться, что в результате всех этих усилий у вас получилось чуть-чуть лучше, чем у предшественников. Конечно, вы сформулируете это несколько иначе, но, похоже, это лучшее, на что вы можете надеяться. А «чуть-чуть лучше» на практике означает, что особого прогресса нет. Возьмите любую из 20 с лишним подобных программ, которые уже существуют, и вы обнаружите у каждого человека сотни, если не тысячи вариантов, которые программа считает патологическими. Безвредные варианты отлавливаются достаточно успешно, но, если учесть, что при обнаружении любой мутации в геноме отдельного человека принято прежде всего предполагать, что она безвредна, это достижение не так уж велико.

Безуспешность всех попыток написать программу, которая бы справилась с этой задачей, объясняется самой природой задачи. Кажется, будто все, что нужно сделать, — это разложить объекты классификации в две емкости: в огромный промышленный контейнер поместить все доброкачественные и слабовредные вариации, а в маленькую золотую рюмочку — одну-две мутации, ради которых, собственно, анализ и проводился. У нас будет 39 999 безобидных яблок и один апельсин. Проблема в том, что, приступая к задаче яблочно-апельсиновой сортировки, вы имеете дело вовсе не с кучей, состоящей только из 40 000 плодов. Аминокислотные замены могут причинять вред самыми разнообразными способами.

Например, химические свойства двух разных аминокислот настолько различаются, что замена мешает нормальной укладке белка. Или получившийся белок оказывается нестабильным и разрушается, прежде чем сможет выполнять полезную функцию. Или белок синтезируется, но нужные дополнительные модификации, например присоединение сахаров, неосуществимы. Или с белком все в порядке, но он не может попасть в нужное место внутри клетки. Или дело вообще не в аминокислотной замене: мутация в ДНК нарушает процесс сплайсинга, и это уже совсем другая проблема. Возможности этим не исчерпываются, но суть вы уже уловили. Компьютерные программы героически пытаются рассортировать фрукты, но им подсовывают смесь фруктов, булыжников, теннисных мячей и морских ежей. Неудивительно, что они плохо с этим справляются.