Новости

28.03.2014 16:14
Рубрика: Наука

Менеджеры в клетке

Ученые вплотную приблизились к разгадке тайны жизни
Участникам международного проекта FANTON удалось построить карту регуляторных ДНК в геноме человека. Это сообщение сразу стало почти такой же мировой сенсацией, как расшифровка в свое время генома человека. Тогда казалось, что теперь-то с генами все ясно, и ученые могут довольно легко ими манипулировать по своему желанию. Однако эйфория быстро прошла. Последовательность букв в геноме не объясняла, как он функционирует, то есть геном оставался по-прежнему зашифрованным. С тем же успехом можно иметь набор всех букв, которыми написан роман "Война и мир", но не уметь читать сам роман.

А разве не странно, что все клетки организма имеют одинаковую ДНК, в которой содержится информация о кодировании определенных белков, но при этом клетки сердца, почек, легких, печени и других органов разные. Получается, что в разных клетках гены работают по-разному. Да что там клетки. Скажем, у человека и мыши примерно одинаковый набор генов, но где мышь, а где человек. Как же из одного "конструктора" природа создает такие разные творения?

- Ученые давно поняли, что есть какие-то регуляторы, которые включают, выключают, переключают, то есть регулируют активность генов в течение всей жизни клетки, - говорит кандидат биологических наук из Института общей генетики Светлана Боринская. - Такая регулировка зависит, в частности, от специфики клетки и условий внешней среды. Но найти этих "командиров" оказалось крайне сложной задачей. Так вот сейчас она решена. Конечно, это прорыв. Если сравнивать наш геном с заводом, то раньше мы изучали только рабочих на станках, смотрели, что они делают, а теперь впервые удалось обнаружить командиров производства, менеджеров, которые управляют рабочими.

Всего открыто около 220 тысяч таких "командиров". Проект FANTOM начался в 2000 году, в него вошли свыше 250 специалистов из 114 научных центров более чем в 20 странах, в том числе и российские специалисты из Института общей генетики РАН. Необходимо подчеркнуть, что речь идет именно о карте, то есть регуляторные последовательности в данном случае соотносятся с генами, которыми они управляют. Ученые подчеркивают, что проект изучает здоровые клетки, а не генетически измененные. В дальнейшем эти же методы позволят изучить генную активность и в патологических клетках пациентов с самыми разными заболеваниями, чтобы понять причины поломки на молекулярном уровне. Вообще перспективы этого открытия столь масштабны, что ученые уже говорят о революции в медицине и многих отраслях биологии.

Практически одновременно появилось сообщение о другой сенсации. Ученые впервые создали искусственную хромосому в клетках дрожжей. По сути речь идет о программировании ДНК, которое тоже может стать прорывом в науке. Например, поможет исправлять "слабые места" в геноме человека, программировать и создавать лекарства, топливо, сырье для продуктов питания и т.д. Словом, перспективы самые заманчивые. Неудивительно, что ученые давно пытаются создать искусственные хромосомы. Несколько лет назад это удалось российскому генетику Евгению Ананьеву, который сейчас работает в США. Он впервые в мире синтезировал хромосому кукурузы. И вот теперь аналогичную работу, но уже на живом организме выполнил Джеф Бок из Университета Нью-Йорка.

- Как вообще создается искусственная хромосома? Повторить природу, разработать полный аналог естественной хромосомы наука пока не умеет. Поэтому общий принцип такой. В хромосоме надо ставить минимум нуклеотидов, которые, тем не менее, обеспечивают жизнеспособность клетки, - объясняет кандидат биологических наук из Института общей генетики РАН Татьяна Гришаева. - Для этого из нее удаляется все "лишнее", например, гены, которые не участвуют при воспроизводстве хромосом и росте дрожжей, а также так называемую "мусорную" ДНК, которая не производит каких-либо конкретных белков. Отрезают и "прыгающие" гены, способные вызвать неконтролируемые мутации.

Полученную после такого отсечения конструкцию Джеф Бок внедрил в клетку дрожжей, где она работала вместе с ее остальными хромосомами. Несмотря на столь масштабный секвестр, модифицированные дрожжи вполне нормально живут и размножаются, повышая возможности живого организма. А ведь сбой даже в одном гене может привести к патологическим изменениям и смерти клетки.

Этот проект также был международным, в нем участвовали ученые более чем 10 стран. Им понадобилось семь лет мозгового штурма, чтобы создать искусственную хромосому. Потенциал программирования ДНК огромен. Ведь даже в самом совершенном организме есть различные "поломки", которые можно исправить с помощью генной инженерии.

Последние новости