Открытие принципа регуляции активности генов принесло высокую награду биологам из США
Открытие «отпечатков пальцев» будущей болезни — микромолекул РНК (рибонуклеиновой кислоты) — принесло Нобелевскую премию по физиологии и медицине молекулярным биологам Виктору Амброузу, профессору Массачусетского университета в Вустере, и гарвардскому генетику Гэри Равкану. Новый класс мельчайших молекул, от которых зависит регуляция активности генов, стал настоящей научной бомбой более 30 лет назад, в 1993 году. Теперь ученые возлагают на них большие надежды в плане диагностики и лечения многих заболеваний. О сложных «взаимоотношениях» генов в организме человека, в том числе о влиянии микроРНК, мы поговорили с заведующим лабораторией регуляции клеточных сигналов МФТИ Ильей ЗУБАРЕВЫМ.
Итак, все началось с двух статей в журнале Cell, в которых сообщалось об открытии класса микромолекул, называемых рибонуклеиновой кислотой, у круглого червя C. elegans. Позже выяснилось, что они играют решающую роль в регуляции генов не только у червей, но и у всех других организмов, включая нас.
– В ходе эволюции живых организмов первыми появились РНК – небольшие одноцепочечные молекулы, которые могли регулировать различные процессы в организме: одни ускоряли, другие замедляли. Но они не могли стать основой наследственности, не могли кодировать информацию, которая могла бы передаваться из поколения в поколение. Поэтому, вероятно, помимо РНК появились двухцепочечные молекулы ДНК. Наличие в них двух цепей очень важно – если в одной появляются какие-то мутации, то организм, ориентируясь на вторую, «автоматически» ремонтирует свой геном.
– Да, он быстро портится. Но он играет очень важную роль в генетическом ансамбле. Если в ДНК записана абсолютно вся информация: о регуляции генов, их «портретах», что и когда должно включаться, и вся наша жизненная история от клетки одной зиготы до формирования полноценного человека, то за регуляцию этих процессов отвечают другие системы. Например, матричная РНК создаёт белки, из которых мы состоим. Есть ещё транспортная РНК, рибосомальная РНК, у которых есть свои важные функции.
– Я бы добавил: РНК — это и исполнитель, и регулятор, который, как полицейский, говорит, что и как делать. ДНК просто существует, как данность и передаётся по наследству.
– Оказалось, что активность генов определяется не только транскрипционными факторами (белками, которые включают или выключают гены), но и малыми некодирующими РНК. Это часть «больших» РНК. Такие молекулы отвечают за то, как должна регулироваться работа генов, и определяют, сколько молекул белка может произвести клетка. Более того, такие малые молекулы РНК могут служить своеобразным «отпечатком» физиологического состояния организма, по их наличию можно предсказать развитие заболевания и определить стратегию индивидуального лечения конкретного пациента.
– В норме они есть у всех. Но если у человека есть предрасположенность к какой-либо патологии, то количество определенных микроРНК может увеличиться.
– Их миллионы. Классификации как таковой нет, обычно они обозначены цифрами или буквами.
– Эти исследования только зарождаются. Например, мы начинаем работать над микроРНК, которые могут указывать на наличие патологии в костной системе человека. Если мы увидим небольшие молекулы, то сможем сказать, какие препараты будут более эффективны для конкретного пациента. Это будет действительно пациентоориентированная стратегия лечения.
– Во-первых, по размеру: микроРНК состоит из 20-25 нуклеотидов, а, например, мРНК — из 1000. Во-вторых, функционально: мРНК создает белки, а микроРНК в связке с ней регулирует этот процесс (или останавливает его, если видит, что синтез белка идет неправильно). Потом их становится больше.
– До 1993 года генетики пытались определить болезнь по последовательности нуклеотидов в том или ином гене. Например, у всех есть ген А. У всех есть другой ген, с другой последовательностью нуклеотидов. Есть мутации, которые в определенном проценте случаев могут привести, например, к ожирению. Но точность этой диагностики хромает, потому что для возникновения ожирения недостаточно мутации в одном гене – должны быть мутации в других генах, а найти их все – очень сложная задача. МикроРНК могли бы более быстро и надежно указывать на наличие патологии или ее будущее развитие. Это уже указывало бы на реальные процессы, которые происходят, и помогло бы выбрать стратегию лечения.
– Несмотря на то, что они были открыты более 30 лет назад, исследования все еще изучаются на уровне фундаментальной науки. Думаю, пройдет еще лет пять, прежде чем диагностические тесты на основе микроРНК появятся в клиниках.
Свежие комментарии