Вирусы: Скорее друзья, чем враги - [92]

Шрифт
Интервал


Есть странный факт: у скандинавской ели, самого древнего из известных на Земле деревьев, которому 9500 лет, геном в шесть раз больше нашего. Тем не менее у этого дерева число кодирующих генов столь же мало, как в геноме полевых цветов. Многие из его генов являются повторяющимися, но никаких инноваций не наблюдается. Неужели скучная жизнь длится дольше? Я пополню образцом этой ели свою коллекцию диковинных вещей.

У мух был описан довольно эффективный процесс очищения от ненужного генного материала, и ученые даже заговорили о механизме «наведения порядка» применительно к генам. Для очищения генов требуется энергия. Но что дешевле и экономичнее: хранить ненужную ДНК-информацию в геноме или удалить ее? Является ли хранящаяся информация равноценной тому, что часто называется «мусорной ДНК»? Это ДНК, полная неизвестных или потенциально бесполезных последовательностей? Удаление избыточной ДНК недостаточно изучено.

Если представить, что мне нужно срочно навести порядок в подвале дома, я все равно предпочту не выбрасывать все подряд, поскольку расходы на хранение этих вещей не слишком велики. Я знаю, что весь этот «хлам» может когда-нибудь понадобиться. Во время войны, когда ничего невозможно было достать, платья шили из занавесок. Вероятно, избыточные ДНК могут оказаться полезными в период дефицита и использоваться как резервные копии. Очистка была бы намного более трудоемкой.

Какую функцию в геноме человека призваны выполнять чрезвычайно крупные гены, если не хранение информации, кодирующей белок? А ответ такой: хранение регуляторной информации, управление, организация и комбинации генных участков для образования новых генов!

Большие гены полны интронов, чередующихся с экзонами, которые являются промежутками между экзонами. Выше мы использовали в качестве модели интронов и экзонов забор, состоящий из столбов и пустых промежутков между ними. Интроны экспрессируют регуляторную некодирующую, или нкРНК, которая предназначена не для кодирования белков, а для их регуляции. Гены человека состоят в среднем из семи экзонов/интронов, при этом интроны могут быть очень длинными, в сотни раз длиннее экзонов, что очень напоминает забор с большими пустыми промежутками между столбами (или открытые ворота).

А теперь мы подошли к важному моменту: экзоны могут комбинироваться путем сплайсинга, обусловливая сложную организацию, особенно из-за того, что наши гены самые крупные. Это делает человека более высокоорганизованным живым существом по сравнению со всеми другими.

Когда открыли ДНК, представлялось, что один ген кодирует один белок, и это воспринималось как само собой разумеющееся. Такое утверждение некорректно для нас, людей, чего нельзя сказать о вирусах, поскольку у вирусов нет интронов. Несмотря на это, они тоже способны к сплайсингу, но только за счет нового комбинирования участков экзонов – это опять-таки является одним из минималистичных и экономичных свойств вирусов. И все же вирусам тоже необходима регуляция генной экспрессии. С помощью электронной микроскопии был открыт сплайсинг в вирусах, при котором визуально определялось образование петлеобразных структур из участков вирусного генома. Благодаря сплайсингу становится возможным использование различных «рамок считывания» – принципа, действующего на всех уровнях от вирусов до нас.

У вирусов число некодирующих нкРНК минимально, почти равно нулю. У бактерий этот показатель составляет примерно 10% (в некоторых отчетах можно найти и 0%), у дрожжей – 30%, у 70%, у мух – 85%, а у мышей и человека – 98%. Можно выразить это иначе: у вирусов белок-кодирующая информация составляет практически 100%, а у человека – только 2%. Поэтому можно сказать, что наш геном регулируется другими 98%, соответствующими исполнительной и законодательной власти в политической системе. Совершенно верно, а определение «исполнительный» () похоже на понятие «экзон» (). Означает ли это, что нами управляет очень рассудительная законодательная власть? Нет, все как в политике. В Швейцарии семь человек представляют исполнительную власть и 200 человек – законодательную власть / регуляторные органы. Похоже, наша генная регуляция осуществляется в пропорциях, сопоставимых с соотношением ветвей власти в самой демократичной стране мира, по крайней мере с точки зрения швейцарцев!

Законодательная власть – интроны, они определяют программы, осуществляют временну́ю и пространственную координацию, разработку, дифференциацию, специализацию, программы роста и гибели клеток (апоптоза), равно как и адаптацию, иммунный ответ, инновации и максимальную эффективность функционирования организма человека. И в заключение отмечу: комбинаторное соединение генетических участков, осуществляемое путем сплайсинга, обусловливает специфичность человека как вида. И в этом наша сила!

Проект ENCODE, направленный на формирование представления о «мусорной ДНК»

Что происходит с 98% генома человека? 2% генома кодируют белки, а что делает оставшаяся часть, мы не знаем. Поэтому в рамках проекта «Геном человека» был инициирован проект ENCODE («Энциклопедия элементов ДНК»). Целью ENCODE является выяснение, что происходит в «пустынных участках» – так авторы проекта назвали некодирующие (нк) «пустые» пространства, расположенные между кодирующими участками. Только 2% ДНК приписываются к белкам. Большая же часть ДНК, 98%, экспрессируются как некодирующие нкРНК, которые выполняют регуляторную функцию, направленную на организацию оставшейся части РНК, экспрессию белков. Пустынные участки содержат короткие и длинные регуляторные элементы, в частности энхансеры, репрессоры, сайленсеры, с активными и неактивными сайтами, инсуляторы, промоторы, находящиеся рядом с генами, «инструкции» по процессингу (тримминг, обрезка РНК), химическим модификациям, таким как метилирование ДНК и ацетилирование хроматина (возможно также, фосфорилирование и прочие модификации) и РНК-транскрипты генов. Одним из недавних открытий стало выяснение роли «инсуляторов» (

Продолжить чтение
Рекомендуем почитать
На траверзе — Дакар

Послевоенные годы знаменуются решительным наступлением нашего морского рыболовства на открытые, ранее не охваченные промыслом районы Мирового океана. Одним из таких районов стала тропическая Атлантика, прилегающая к берегам Северо-западной Африки, где советские рыбаки в 1958 году впервые подняли свои вымпелы и с успехом приступили к новому для них промыслу замечательной деликатесной рыбы сардины. Но это было не простым делом и потребовало не только напряженного труда рыбаков, но и больших исследований ученых-специалистов.

Историческое образование, наука и историки сибирской периферии в годы сталинизма

Настоящая монография посвящена изучению системы исторического образования и исторической науки в рамках сибирского научно-образовательного комплекса второй половины 1920-х – первой половины 1950-х гг. Период сталинизма в истории нашей страны характеризуется определенной дихотомией. С одной стороны, это время диктатуры коммунистической партии во всех сферах жизни советского общества, политических репрессий и идеологических кампаний. С другой стороны, именно в эти годы были заложены базовые институциональные основы развития исторического образования, исторической науки, принципов взаимоотношения исторического сообщества с государством, которые определили это развитие на десятилетия вперед, в том числе сохранившись во многих чертах и до сегодняшнего времени.

Интеллигенция в поисках идентичности. Достоевский – Толстой

Монография посвящена проблеме самоидентификации русской интеллигенции, рассмотренной в историко-философском и историко-культурном срезах. Логически текст состоит из двух частей. В первой рассмотрено становление интеллигенции, начиная с XVIII века и по сегодняшний день, дана проблематизация важнейших тем и идей; вторая раскрывает своеобразную интеллектуальную, духовную, жизненную оппозицию Ф. М. Достоевского и Л. Н. Толстого по отношению к истории, статусу и судьбе русской интеллигенции. Оба писателя, будучи людьми диаметрально противоположных мировоззренческих взглядов, оказались “versus” интеллигентских приемов мышления, идеологии, базовых ценностей и моделей поведения.

Князь Евгений Николаевич Трубецкой – философ, богослов, христианин

Монография протоиерея Георгия Митрофанова, известного историка, доктора богословия, кандидата философских наук, заведующего кафедрой церковной истории Санкт-Петербургской духовной академии, написана на основе кандидатской диссертации автора «Творчество Е. Н. Трубецкого как опыт философского обоснования религиозного мировоззрения» (2008) и посвящена творчеству в области религиозной философии выдающегося отечественного мыслителя князя Евгения Николаевича Трубецкого (1863-1920). В монографии показано, что Е.

Технологии против Человека. Как мы будем жить, любить и думать в следующие 50 лет?

Эксперты пророчат, что следующие 50 лет будут определяться взаимоотношениями людей и технологий. Грядущие изобретения, несомненно, изменят нашу жизнь, вопрос состоит в том, до какой степени? Чего мы ждем от новых технологий и что хотим получить с их помощью? Как они изменят сферу медиа, экономику, здравоохранение, образование и нашу повседневную жизнь в целом? Ричард Уотсон призывает задуматься о современном обществе и представить, какой мир мы хотим создать в будущем. Он доступно и интересно исследует возможное влияние технологий на все сферы нашей жизни.

Лес. Как устроена лесная экосистема

Что такое, в сущности, лес, откуда у людей с ним такая тесная связь? Для человека это не просто источник сырья или зеленый фитнес-центр – лес может стать местом духовных исканий, служить исцелению и просвещению. Биолог, эколог и журналист Адриане Лохнер рассматривает лес с культурно-исторической и с научной точек зрения. Вы узнаете, как устроена лесная экосистема, познакомитесь с различными типами леса, характеризующимися по составу видов деревьев и по условиям окружающей среды, а также с видами лесопользования и с некоторыми аспектами охраны лесов. «Когда видишь зеленые вершины холмов, которые волнами катятся до горизонта, вдруг охватывает оптимизм.