Вирусы: Скорее друзья, чем враги - [98]
Следует упомянуть, что вироиды – это рибозимы, разрушенные замкнутые кольцевые структуры, частично двухцепочечные и каталитически активные. Рибозимы могут содержать до 50 нуклеотидов, а существующие в настоящее время вироиды – примерно в семь раз больше. И те, и другие имеют замкнутое кольцевое строение. Позднее в ходе эволюции вироиды иногда теряли свою каталитическую активность. Хорошо исследованный вироид веретеновидности клубней картофеля (или PSTVd, где маленькая d означает «вироид») ферментатически неактивен. Но утеря функции означает, что такая активность более не нужна и вирус «обленился». Эту функцию частично взяли на себя клетки. Теперь для репликации им требуется помощь клеток растения-хозяина. В биологии известны две силы – одна повышает сложность структуры организма, а другая ее снижает. Упрощение строения часто возможно, если утраченную способность можно получить откуда-то еще. Поэтому утрата вироидной активности могла быть обусловлена изменением образа жизни, связанным с клеткой-хозяином.
У читателя может возникнуть вопрос: как картофель погибает от вироидов? Патогенность вироидов не вполне понятна. Задействуется ли для этого взаимодействие РНК–РНК или РНК–белок внутри клеток или все происходит за счет вироидной активности? Вироиды могут активировать механизм сайленсинга РНК (сиРНК, siRNA) и индуцировать сайленсинг генов, для чего задействуется РНК в сайленсерном комплексе (RISC). В вироидах существует одна постоянная последовательность – «основной РНК-участок», участок патогенности – что это такое? Безусловно, нуклеиновые кислоты взаимодействуют и с белками внутри клеток, и это может вызвать патогенность.
Между прочим, я отношу вироиды к вирусам. А если так, то должна сделать вывод: «Вирусы – наши самые древние предки», поскольку вироиды – самые древние вирусы. Я опубликовала статью с таким названием, хотя и со скромным вопросительным знаком в конце заголовка.
РНК – одна из макромолекул, из которых возникла жизнь, она знаменует переход от химических процессов к биологическим. РНК может выполнять функции, напоминающие те, что Фримен Дайсон вынес в название своей книги «Источники жизни» (Origins of Life). Из названия следует, что было как минимум два таких источника, раз уж автор использовал множественное число. Такие источники являются как «аппаратным», так и «программным» обеспечением. Дайсона вдохновил Джон фон Нойманн – один из основателей вычислительной техники, который был его коллегой в Принстонском институте перспективных исследований. РНК удовлетворяет оба предъявляемых к ней требования, поскольку это единственная молекула на Земле, которая, насколько мне известно, способна выполнять обе эти функции. РНК является носителем информации – «программным» обеспечением, равно как и машиной, ферментом, то есть «аппаратным» обеспечением, для собственной репликации. Какая же уникальная предпосылка для происхождения, начала жизни.
Когда в Принстоне я спросила Фримена Дайсона, верит ли он в существование двух источников жизни, он загадочно ответил: «Я не утверждал, что есть два источника происхождения жизни, но это возможно».
Изначально он полагал, что два источника происхождения жизни – это генетическая информация и метаболизм.
Кольца из РНК
Древняя РНК возвращается. Она очень напоминает недавно «открытую» кольцевую РНК (обозначается как circRNA). Родственники кольцевой РНК описаны выше как (эволюционно) очень древние вироиды и рибозимы. Неожиданно это семейство очень сильно разрослось.
Кольцевую РНК не замечали несколько десятилетий, поскольку исследователи искали молекулы РНК, пытаясь обнаружить их концы. Однако у кольцевых РНК нет концов. Кольцевая РНК некодирующая и играет регуляторную роль. Мы приблизились к десятку известных регуляторных нкРНК. Мир РНК оказался ближе к центру нашего мира, чем ожидалось. Для чего же предназначены кольцевые РНК? Это резервные копии других регуляторных РНК. Это «основной регулятор» других регуляторных РНК, то есть регулятор регуляторов. Для чего нужен такой «босс»? Считается, что подобное регулирование не может быть подвержено ошибкам и требуется двуступенчатый механизм защиты. Но кольцевые РНК совсем не редкость – их много в наших клетках. В организме человека около 25 000 кольцевых РНК на клетку. Они выявляются в археях, грибах и, что совсем неудивительно, у мышей. Больше всего кольцевых РНК в тканях головного мозга, в нейронных соединениях, в синапсах, где они могут влиять на развитие организма, как это происходит у мух, или когда они аккумулируются при старении. В связи с этим сразу же возникают вопросы, касающиеся болезни Альцгеймера, – может ли она быть следствием дисфункции основного регулятора?
