Это достигается главным образом через белок-белковые контакты. Например, известно, что данный фермент не работает, если он не присоединил к себе фосфатные группы. Фосфорилирование достигается действием другого фермента, который в свою очередь тоже регулируется через фосфорилирование-дефосфорилирование. В клетке есть сотни киназ и фосфатаз (так называемые ферменты, которые соответственно фосфорилируют и дефосфорилируют другие белки), и их действие осуществляется через связывание с другими белками.
Знание структуры всех генов и кодированных ими белков совсем не равнозначно тому, что мы знаем, для чего они нужны клетке. Эпоха геномики будет постепенно сменяться эпохой протеомики, где на первый план выйдет проблема регуляции взаимодействий между целыми группами белков. Когда мы работаем с одним белком в пробирке, то экспериментатор постоянно контролирует ситуацию: он может задать температуру, концентрацию, состав окружающего белок раствора и т.д.
В клетке ситуация несопоставимо сложнее, так как этот же самый белок в зависимости от условий (которые нам крайне трудно учесть или изменить) может вести себя совершенно по-разному. Поэтому интегральное изучение поведения и функций клеточных белков в живой клетке, что и является конечной целью протеомики, оказывается задачей сверхсложной. Она потребует не только новых технологий изучения живых систем, но и огромных информационных и математических достижений, так как ни одна наука еще не оперировала таким объемом разнородной информации.
Это – дело будущего* хотя и достаточно близкого. Но уже сейчас возникает буквально на наших глазах новая наука, которую условно называют фармакогеномикой (или фармакогенетикой). В этих названиях соединены, с одной стороны, гены или геномы, ас другой – наука о лекарствах. Как произошло такое объединение? Сейчас ни для кого уже не секрет, что огромное количество болезней, от которых страдает все живое (люди, животные, растения), имеет генетическую основу. Это означает, что возникновение и развитие этих заболеваний связано с повреждением или изменением функций одного, а чаще нескольких генов.
Наиболее известными и, к сожалению, наиболее тяжелыми из таких болезней являются онкологические. Общепризнано, что рак – это болезнь генома клеток. Возникновение злокачественных опухолей связано с тем, что одни гены, защищающие клетки от превращения в раковые, повреждаются, а другие гены, наоборот, под действием факторов окружающей среды начинают работать более активно. Первые называют антионкогенами (или генами, подавляющими развитие опухолей), а вторые – онкогенами. Известны десятки генов человека, которые относят к этим группам. Очевидно, что не зная строения этих генов и кодируемых ими белковых продуктов, трудно надеяться на то, что буду! найдены рациональные пути лечения рака. Поэтому расшифровка строения генома человека – наиболее обоснованный путь к созданию рациональной терапии онкологических заболеваний.
Любое лекарство должно обладать как минимум двумя свойствами: во-первых, действовать на то звено в клетке, которое поражено болезнью, и, во-вторых, не затрагивать других, здоровых сторон жизни клетки. Ученые говорят: лекарство должно быть избирательным (специфичным) и нетоксичным (не причинять вреда). Совместить оба требования крайне сложно, если не знать мишень, на которую нужно действовать. Сейчас геномика дала в руки исследователей способы определить, какая болезнь связана с каким геном. Раньше решение такой задачи считалось выдающимся успехом, об этом сообщали все научные журналы, это было редким событием, сенсацией. Сейчас гены, ответственные за ту или иную болезнь, находят буквально каждую неделю. Как только ген найден и его структура установлена, надо понять, как работает белок, кодированный этим геном. Затем, когда функция белка установлена, вырабатывается стратегия лечения болезни. Можно искать лекарство, которое будет восполнять функцию поврежденного белка или, наоборот, подавлять активность белка, если болезнь связана с его сверхпродукцией. Можно идти и по другому пути: ввести в клетки вместо поврежденного нормальный ген того же самого белка. Этот путь лечения называют генотерапией.
В США к концу 1998 года уже тысячи больных получили генотерапевтическое лечение. Пока прошло еше слишком мало времени, чтобы судить об отдаленных результатах, но медики дружно согласны в том, что для многих неизлечимых болезней генотерапия – единственный путь лечения, несмотря на все возникающие на этом пути трудности. Главная из них – добиться того, чтобы в каждую отдельную клетку попал здоровый ген и там закрепился. Генотерапия прогрессирует столь быстро, на ее развитие ведущие страны выделяют столь значительные средства, что ее успехи наверняка станут одним из главных событий нового века.
Все только начинается
XXI век будет не только веком новой биологии, но и веком новой медицины, построенной не на эмпирической или полуэмпирической основе, а на основе точных знаний об организме человека, его генах и белках. Уже возникла область, которая называется молекулярной медициной. В ней объединяются достижения геномики, молекулярной биологии, биохимии, знания о механизмах болезней на молекулярном уровне.
