Знание-сила, 2004 № 05 (923) - [21]
* Протеом — величина не постоянная. Это геном был «книгой, содержавшей около трех миллиардов букв». И все: буквы стояли на своих — отведенных им природой — местах. Здесь же — в протеоме — все непрестанно меняется. Если и сравнивать протеом с книгой, то с книгой, которая пишется у вас на глазах. Попробуйте подсчитать в ней количество знаков! Автор то дописывает что-то, то хлестко черкает.
Или другое сравнение: анализ протеома сродни фотографическому процессу. Щелкая кнопкой фотоаппарата, мы пытаемся запечатлеть жизнь, а удерживаем лишь отдельные мгновения. Вспышка, кадр, фигуры застыли и пересчитаны, а поднимите глаза от карточки — мир неузнаваемо изменился. Одни персонажи ушли с глаз долой; другие, незнакомые, появились, и лишь фон действия — остовы зданий — остался тот же, как никуда не исчез и остов человеческого организма — фон, на котором мы наблюдаем стремительную активность белков.
Почти в каждой клетке число белковых молекул все время меняется. Синтезируются новые молекулы и распадаются существовавшие. Состав белков зависит от пола и возраста человека, от его кулинарных пристрастий, от времени суток и многих других причин. В клетках различных органов тела свой состав белков: в головном мозге он один, в поджелудочной железе — другой, в дельтовидной мышце — третий. Протеом раковой клетки разительно отличается от протеома здоровой клетки.
Это геном был один на всех, как статья «Человек» в энциклопедии относится сразу ко всем людям. Протеомы же, они совершенно индивидуальные — особые для каждого человека, для любой части тела. Вот и судите, легко ли составить такую опись? Выполним ли этот проект? Титаническая задача! Все равно, что пересчитывать брызги пены в мчащейся реке.
* До сих пор неизвестно, сколько белковых молекул имеется в человеческом организме вообще и в клетках тела, в частности. Так, банк данных «Human Protein Index», созданный калифорнийской фирмой «Large Scale Proteomics» — ведущей фирмой в области исследования протеома, — располагает сведениями о 115 тысячах белков, содержащихся в образцах 157 тканей. Банк данных SWISS PROT содержит сведения о 8500 хорошо исследованных белков.
Еще лет пять назад некоторые специалисты заявляли, что составить атлас человеческих белков сравнительно легко. «Сколько их там? Тысяч тридцать-сорок?» Теперь мы знаем, что по инструкциям, хранящимся в 40 тысячах наших генов, синтезируется от полумиллиона до миллиона белковых молекул. Многообразие белков явно недооценивалось. Их в десятки раз больше, чем генов. Это — первая неожиданность, с которой столкнулись исследователи протеома.
Биологические основы этого многообразия различны. Долгое время считалось, что схема изготовления белков проста: один ген — один вид молекул РНК; один вид молекул РНК — один сорт белков. Догадка оказалась ошибочной. Более половины генов человека «отвечают за выпуск» сразу нескольких молекул РНК. Следовательно, в них заложена инструкция по изготовлению нескольких белков. Вот и сюрприз номер два.
* На этом сюрпризы не кончились. Каждая клетка — как удельный князек — самовольно распоряжается имуществом, оказавшимся на ее территории, изменяя белковые молекулы до неузнаваемости: там красуется довесок из углеводорода, там — лишний сахар, там — украшеньице из фосфора. Так появляются все новые разновидности белков. Иной раз подумаешь, что протеины, как люди: каждый отличается «лица необщим выраженьем».
Итак, исследование протеинов — задача не из легких и не из дешевых.
Анализ структуры белка обходится сейчас в 50 — 200 тысяч долларов. Не случайно семь ведущих американских лабораторий объединились в организацию «Protein Structure Initiative», задавшись целью снизить стоимость анализа до 20 тысяч долларов и исследовать в ближайшие десять лет структуру 10 тысяч новых белковых молекул.
Антитела - это белки, защищающие организм от бактерий. По сваей форме они напоминают латинскую букву Y
Попутно биохимики проверяют, как ведет себя эта молекула, — действует ли она в одиночку или вместе с другими протеинами. Оказывается, белковые молекулы чаще всего действуют сообща. Это тоже стало неожиданностью для ученых. Долгое время считалось, что белки выполняют свои функции поодиночке.
* В опытах, проведенных немецкой фирмой «Cellzome» и канадской фирмой «MDS Proteomics», удалось выявить в дрожжах сотни комплексов белковых молекул. В некоторые объединения входило до 80 белков. Одни из этих товариществ сохранялись долгое время; другие распадались, едва возникнув.
* Немецкий исследователь Петер Ютц подсчитал во время эксперимента, что 1548 белковых молекул дрожжей совершили свыше 2350 различных совместных действий.
* Подобный коллективизм заметно затрудняет исследование. «Структурный анализ белков нельзя автоматизировать, как автоматизировали исследование генома. Молекулы ДНК относительно неизменны и одинаковы — любую из них можно исследовать по одной и той же схеме. А вот протеины — сущие эксцентрики: ни один не похож на другой», — так прокомментировал планы коллег немецкий биолог Роберт Хубер в интервью журналу «Bild der Wissenschaft».
