Ученые обнаружили "ген бессмертия". И не только...
 |
Про ДНК
| Ссылки по теме: |
|
|
Информация, которая записана в этих огромных молекулах, обладает колоссальной избыточностью. Человеческий организм использует не более 10 процентов полученных по наследству "программ" (генов) из числа записанных в его ДНК. Кроме того, в нитях ДНК содержатся значительные "пустые" участки, которые выполняют важную структурную роль, но не несут генетической информации. Какие участки ДНК будут работать, а какие - останутся "заархивированными", определяется "механически". Дело в том, что значительная часть ДНК плотно упакована в так называемые нуклеосомы и недоступна для считывания. Нуклеосомы образованы нитью ДНК, накрученной на особые белки, называемые гистонами. От свойств гистонов и зависит доступность заключенного в ДНК генетического кода.
Механизм блокировки генов един у всех живых существ. Недоступность большей части генов - абсолютно необходимое для здоровья организма условие. Именно поломка вышеописанного механизма приводит к раку и ряду других тяжелых нарушений работы клеток. От доступности (или, наоборот, заблокированности) тех или иных участков ДНК в организмах разных видов и в клетках различных тканей одного организма зависит не меньше, чем собственно от содержащейся в ДНК информации. Каким станет новая особь, какая клетка даст начало коже, а какая - глазу - всё это зависит от работы гистонов.
Открытие Сегаля и Уидома
Международная группа ученых под руководством Сегаля и Уидома исследовала геном дрожжей. Проверив более двухсот участков ДНК, которые у дрожжей свернуты в нуклеосомы, они сумели найти последовательности, с помощью которых в 50 процентах случаях удалось предсказать наличие в данном участке ДНК нуклеосомы у других организмов. Было показано, что для того, чтобы в определенном участке ДНК образовала нуклеосому, достаточно лишь нескольких из ряда открытых последовательностей. Аналогично коду ДНК, определяющему, какая аминокислота будет находиться в какой позиции в белковой молекуле, код, определяющий возникновение нуклеосом, также обладает свойством вырожденности, т.е. одно явление кодируется несколькими разными комбинациями. Это может свидетельствовать о единой природе методов кодирования информации как на уровне самой ДНК, так и на уровне выделения в ней заблокированных и доступных для считывания участков.
Как отмечает Lenta.ru, теперь, вероятно, можно говорить о том, что наложение этих двух систем кодирования на одну и ту же последовательность "знаков" в ДНК и есть тот неописанный доселе механизм, который позволяет передавать по наследству информацию одновременно громадную по объёму, абсолютную по точности и, в то же время, позволяющую организмам гибко реагировать в ответ на изменения окружающей среды.
По мнению опрошенных газетой The New York Times экспертов, открытие Сегаля и Уидома - важнейшее достижение молекулярной биологии последнего времени. Оно, с одной стороны, проливает свет на фундаментальные закономерности развития живых существ, а с другой - может дать практические результаты, например, для использования стволовых клеток в практической медицине.
Стволовыми клетками называются "клетки-предшественники", из которых может сформироваться любая ткань организма. Такая способность есть только у клеток зародыша. В целом, из-за утраты клетками этого свойства, у взрослого человека не могут вырасти новые органы взамен разрушенных болезнью. Клетки зрелого организма не способны "сменить специализацию", а пересадить пациенту ткани другого человека как минимум затруднительно: клетки донора будут подвергаться атаке имунной системы как чужеродные. Только полученные из эмбрионов стволовые клетки могут дать начало тканям, которые возьмут на себя утраченные пациентом функции. Вот почему проблемы исследования стволовых клеток вызывают такой ажиотаж. Основным источником эмбриональных стволовых клеток являются "лишние" эмбрионы, возникающие в ходе проведения "зачатия в пробирке" (экстрокорпорального оплодотворения). Возникновение избыточного числа зародышей - это не произвол врачей, а медицинская неизбежность: подготовка женского организма к вынашиванию плода, забор яйцеклеток и сперматозоидов - всё это сложные и дорогостоящие процедуры. Сама технология требует, чтобы для обеспечения беременности у страдающей бесплодием женщины эмбрионы готовились с запасом. Это единственная существующая технология, способная обеспечить материнство при целом ряде заболеваний.
Открытие Кима
В статье, которая вышла в научном журнале Public Library of Science-Genetics, профессор генетики Ким утверждает, что в ходе своих исследований обнаружил группу генов, которые менее активны у всех животных независимо от вида в старости. Ученые доказали, что активность этих генов напрямую указывает на продолжительность жизни клеток вплоть до их распада.
До нынешнего момента исследователи обращали внимание лишь на отдельные виды животных, изучая мышей, или мух, или же людей только одной расы. Протеин, отвечающий за старение клеток у разных типов животных, совсем не обязательно должен быть идентичным. Таким образом, это затрудняло выяснение универсального механизма старения, который являлся бы единым для всех видов животных и для человека.
Ким отбросил тезис, которым пользовались ученые до него, что старение похоже на процесс разрушения дома, который был покинут хозяевами. Медленно, но верно гниют полы, отстают обои и отваливается побелка. И если общий механизм разрушения существует, то в каждом конкретном случае последовательность и отдельные незначительные моменты могут быть разными, считали генетики. Эта теория не дает ответа на вопрос, почему, к примеру, черепахи, будучи в довольно солидном возрасте, ведут и чувствуют себя как двадцатилетние. В то же время мухи умирают в том возрасте, в котором люди только учатся фокусировать взгляд. Иными словами, не все клетки разрушаются в одно и то же время.
"Старение - это не скорость света, не постоянная величина" , - отвечает профессор Ким. Именно то, что люди и животные стареют в разном возрасте, заставило ученых из Стэнфорда обратить более пристальный взгляд на этот процесс. В итоге они пришли к выводу, что в клетках живых организмов существует некий управляющий ген, который их поддерживает и восстанавливает, но только в течение определенного заранее запрограммированного срока. Как только эта своеобразная система ремонта выключается, старение и смерть становятся неизбежными. Поэтому черепахи живут сотни лет без видимых признаков старения, а мухи проходят свой жизненный путь немногим более чем за одну неделю. Несмотря на то что исследования Кима не отвечают на вопрос, каким образом задается временная величина, в процессе которой старение происходить не будет, они дают возможность для точного метода определения момента, когда клетка отжила свое и ее ждет смерть.
В новом исследовании ученые изучали активность генов, ответственных за продукцию протеина у животных в их разном биологическом возрасте. Оказалось, что определенная группа генов начинала продуцировать меньше белка, когда клетки старели. И это явление отмечено у всех изученных животных в разных тканях организма. Чем же вызвано замедление продукции белка? Как считают исследователи из Стэнфорда, в природе животные начинают стареть примерно в том возрасте, когда их смертность наиболее высока. Например, 90% мышей в природе погибают в первый год жизни, и в лабораторных условиях признаки старения у них отмечаются примерно в этом же возрасте. И что наиболее важно, как заявляет профессор Ким, старения не было бы вовсе, если бы в клетках не было этой генетической программы саморазрушения.
Теперь, когда ясен сам механизм старения, задаваемый генетическими параметрами, задача ученых на ближайшее будущее состоит в обнаружении того, чем он вызван. "Люди думают, что старение и налоги - вещи неизбежные , - иронизирует Стюарт Ким. - Однако в случае со старением это совершенно не так".