значительно снижает риск развития сахарного диабета второго типа [37].
Метилирование ДНК – относительно простой процесс, как для изучения, так и для управления им. Так что перспективы перед лечебным метилированием, как и перед всей медицинской генетикой, которой будет посвящена семнадцатая глава, открываются широчайшие. В идеале, до которого наука когда-нибудь дорастет профилактика всех заболеваний будет осуществляться еще во внутриутробном периоде путем подавления или же активации определенных генов. Ах, как хорошо…
Помечтали – и будет. Пойдем дальше.
Третий метод эпигенетического управления – модификация гистонов, ядерных белков, участвующих в упаковке молекул ДНК и в эпигенетической регуляции (эпигенетической, заметьте, регуляции!) таких процессов, как транскрипция, репликация и репарация.
О транскрипции и репликации мы с вами уже говорили, а вот о репарации – нет. Но ничего, сейчас исправим это упущение. Репарацией [38] называется процесс ликвидации повреждений в молекулах ДНК, возникающих на протяжении жизни клетки. Если парочка атомов случайно отщепилась или, скажем, разрыв молекулы произошел, то трудяги-гистоны сразу же начинают ремонтные работы.
Терминальная (концевая) часть гистона представляет собой «паспорт» белка, его код, записанный сочетанием двадцати аминокислот. Изменяя этот код, можно влиять на все процессы, происходящие с участием гистонов, начиная от упаковки молекул ДНК в хроматин и заканчивая… А вот где заканчиваются полномочия гистонов, пока еще неясно. Их детальным изучением ученые занялись примерно два десятка лет назад, а с научной точки зрения это весьма маленький срок. Особенно в такой «кропотливой» науке, как генетика. Не исключено, что в конечном итоге гистоны окажутся в ответе за все-все-все, что происходит с ДНК и РНК. Во всяком случае, способность некоторых гистонов повышать вероятность метилирования ДНК уже доказана.
Как можно изменить код гистона?
Например, посредством уже известного вам метилирования одной из «кодирующих» аминокислот.
Или же посредством ацетилирования, при котором один атом водорода в молекуле органического соединения замещается ацетильной группой – CH3CO, являющейся остатком уксусной кислоты.
Или же посредством фосфорилирования, при котором в молекулу включается остаток ортофосфорной (фосфорной) кислоты – РО4.
По сути, не столь важно, какой именно остаток присоединяется к «хвосту» гистона. Важно то, где, к какой именно аминокислоте [39], он присоединяется.
В богатом ассортименте РНК есть молекулы разных размеров – от гигантов-матриц до крошечных «лилипутов», состоящих из двух десятков нуклеотидов. Однако это то самый случай, когда к месту выражение «мал, да удал». Микро-РНК участвуют в эпигенетической регуляции экспрессии генов, влияя на стабильность матричных РНК и, соответственно, на процесс трансляции белков на этих матрицах. У каждой молекулы матричной РНК в конце кода (то есть не на «головном», а на «хвостовом» участке) находится своеобразная «болевая точка», некодирующий участок, «удар» в который – прикрепление к нему микро-РНК – блокирует матрицу или же вызывает ее разрушение. Вот вам эпигенетика во всей ее интриганской красе – ген в порядке, а белок, который этот ген кодирует, в клетке не образуется, потому что все матрицы разрушены! Точнее говоря, это уже не интриги, а настоящая генетическая диверсия! Этот механизм называется РНК-интерференцией, но язык так и норовит выговорить «интервенция» вместо «интерференция».
А теперь скажите, пожалуйста, что такое прион?
Если вы сумели ответить на этот вопрос, то поставьте жирный плюс в графу «Достоинства» и возьмите с полки пирожок.
О существовании прионов, кроме генетиков, мало кто знает. А вот о «коровьем бешенстве» слышали все. Было время, причем совсем недавно, когда мясоеды толпами превращались в вегетарианцев не столько по убеждениям, сколько из страха. У страха, как известно, глаза велики. Ученые предупреждали об опасности употребления в пищу зараженной говядины, но страх распространил запрет на любое мясо и рыбу вдобавок. Кто их знает, этих ученых? Может, у них пока еще просто руки не дошли до изучения свиней, овец и куриц с индейками.
Возбудителем «коровьего бешенства», а если по-научному, то губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота, а также болезни Крейтцфельдта – Якоба, возникающей после употребления зараженной говядины у людей, является прион – инфекционный агент белковой природы.
Прионы (а их известно много) представляют собой белки с аномальной структурой. Соединяясь с гомологичным нормальным клеточным белком, прион превращает его в себе подобный. Размножение прионов отчасти напоминает размножение вирусов. И те, и другие могут размножаться только внутри клетки-хозяина, используя ее ресурсы. Только вирус содержит нуклеиновую кислоту, а прион – нет. Прион прост настолько, что проще уже некуда. Это белковая молекула, всего лишь молекула, и ничего больше.
«Лакомством» для прионов служат нервные клетки, особенно – клетки головного мозга. По каким-то неведомым пока еще причинам прионы предпочитают эти клетки всем прочим. Поэтому у человека и ряда других млекопитающих, прионы вызывают энцефалопатию – поражение головного мозга.
С генетической точки зрения прионы представляют интерес как единственные агенты (живыми организмами их назвать язык не поворачивается), размножение которых происходит без участия нуклеиновых кислот. Информация напрямую передается от белка к белку.
Некоторые прионы существуют в нашем организме в норме. Их начали изучать недавно, и потому о нормальных функциях прионов известно очень мало. А если честно – то практически ничего не известно, существуют только гипотезы. Например, ученые предполагают, что «нормальные» прионы могут принимать участие в обеспечении долговременной памяти. Так же существует гипотеза о том, что прионы могут являться еще одним эпигенетическим «инструментом». А что? Вполне возможно. Прионы могут связываться с уже синтезированными белками и «уничтожать» их, превращая в себе подобные. «Рourquoi pas?» [40], как говорят французы.
Прионы – пример такого интересного явления, как структурная наследственность, под которой понимается способность трехмерных структур (например белковых молекул, но не нуклеиновых кислот!) выступать в качестве матриц, образующих себе подобные. Изучение структурной наследственности может привести к научному признанию наследования приобретенных признаков! Структура образуется в клетке (то есть возникает в качестве приобретенного признака) и начинает «штамповать» свои копии. Часть этих копий попадает в дочерние клетки, где процесс «штамповки» продолжается… Вот вам и передача приобретенного в течение жизни признака по наследству. Чистейший ламаркизм на генетическом фундаменте!
К слову – о фундаменте. То есть о строительстве. Если сравнить генотип с проектом здания-организма, а фенотип – с готовым, «под ключ», зданием, то эпигенетические факторы будут строителями, теми, кто непосредственно превращает проект в постройку. А от строителей, как известно, зависит очень многое.
