Да сгинет смерть! Победа над старением и продление человеческой жизни - Курцмен Джоэль - Страница 43

43

Получив в 1968 г. Нобелевскую премию по физиологии и медицине, Корана и Ниренберг восприняли эту честь по-разному. Ниренберг, о котором говорили, что он настоящий гений, поглощенный своей идеей настолько, что ничего не видит вокруг и может споткнуться о собственные ноги, был недоволен шумной известностью. Примерно ко времени получения Нобелевской премии он стал задумываться над тем, допустимо ли с этической точки зрения вторгаться в область генетики. Дело кончилось тем, что Ниренберг прекратил исследования по генетике и занялся изучением поведения. Корану весть о присуждении Нобелевской премии застала на обрывистом берегу Атлантического океана, где он любовался закатом. Репортеров он встретил отрешенно, а на их вопрос, как он относится к награде, ответил: "Мне сейчас трудно ответить. Я все время работаю — впрочем, наверное, как и все мы".

Корана продолжал усиленно работать, и тем же точным, кропотливым способом, каким собирал молекулу РНК, стал собирать молекулу ДНК, стремясь создать настоящий ген.

Но ДНК — химически гораздо более сложная молекула, чем РНК, хотя состоит она в основном из тех

же компонентов. Молекула ДНК больше молекулы РНК, так как ее составляют две закрученные длинные цепочки атомов, а РНК — длинная однотяжевая цепочка. Корана потратил пять лет, прежде чем ему удалось собрать вещества, из которых складывается ДНК, в работающий ген. В 1970 г. он объявил о первом в истории успешном синтезе гена. Этот ген состоял из 154 отдельных компонентов, каждый из которых был не крупнее миллиардной доли дюйма.

Над созданием синтетических генов успешно работали и другие группы исследователей, в частности Фотис Кафатос с сотрудниками в Гарвардском университете. Новые, более простые методы, разработанные Нобелевскими лауреатами Дэвидом Балтимором и Говардом Темином, позволили упростить создание искусственных генов. Методика Балтимора-Темина напоминает использование фотографического отпечатка (РНК) для получения негатива (ДНК). Эти методы, уже широко применяемые многими лабораториями для массового синтеза ДНК, заключаются в превращении легко получаемой РНК в своеобразный конвейер для сборки генов. Такая технология производства генов, по словам обозревателя газеты "Нью-Йорк таймс", может оказаться нужной, "когда наука будет готова к производству генов с заранее заданными функциями, например для синтеза недостающего белка или для нейтрализации нежелательного белка". Творцы генов приблизили время, когда мы смажем с легкостью создавать гены, необходимые для борьбы со старением.

В августе 1976 г. Корана и его коллеги по Массачусетскому технологическому институту продвинули генетику еще на шаг вперед, ухитрившись не только синтезировать ген E. coli, но и пересадить его в живую клетку, где он продолжал работать, как и его "собрат" — природный ген. По признанию одного генетика, "синтез гена означал мощный прорыв вперед. Теперь этот ген работает, как настоящий, — от этого просто дух захватывает". Со временем наследственные болезни будут излечиваться путем замены дефектных генов здоровыми, созданными человеком.

"Включение" и "выключение" генов

Многое из того, что происходит с человеком в процессе роста и развития на протяжении его жизни, — результат "включения" одних генов и "выключения" других. Половая зрелость наступает с вступлением в действие многих генов, которые были в организме с самого рождения ребенка, но находились в состоянии покоя. Менопауза (прекращение менструаций) наступает, когда гены, вступившие у женщины в действие примерно в возрасте 11 лет, понемногу перестают действовать. Одряхление, которым сопровождается старение, также может быть результатом выключения генов. Одним из способов вмешаться в эту ситуацию включение — выключение может оказаться введение в стареющий организм специфических искусственных включающих элементов, которые заставят гены поддерживать тело в том состоянии, в каком оно было, когда человек был моложе.

Генетикам давно известно, что в ядро каждой клетки заключен полный набор генетической информации, необходимой всему организму. Клетка человеческой печени, например, содержит генетическую инструкцию для создания не только здоровой клетки печени, но и клеток сердца, нервных, зрительных и других специализированных клеток. В ДНК каждой специализированной клетки заложены тысячи покоящихся генетических инструкций, вплетенных в специфический узор многих миллионов компонентов, из которых сложены гены.

Но для того, чтобы нормально функционировать, клетка печени (или любая другая клетка) может вводить в действие (включать) только определенную часть своей полной генетической информации. Более того, в различное время — в зависимости от потребностей организма — включаются (или выключаются) другие гены. Например, после того как вы съели очень сладкую конфету, организм должен увеличить производство гормонов поджелудочной железы, которые вызовут превращение части сахара в энергию, а часть запасут в виде жира. Гены, управляющие этой функцией поджелудочной железы, должны дать клеткам железы "инструкцию", по которой они производят гормон только при возникновении потребности в нем. В других случаях эти гены не работают.

Следует добавить, что некоторые ухудшения — например, снижение с возрастом способности организма расщеплять и выводить из клеток продукты обмена — не всегда возникают "по вине" отдельных генов. Скорее, прекращает работать или неправильно работает механизм включения — выключения определенных генов и специфических процессов, которые связаны с расщеплением отходов.

Первым проложил путь к пониманию механизма включения и выключения генов Жак Моно в 1946 г. И затем на протяжении двух десятилетий он вместе с Франсуа Жакобом продолжал эти исследования. Оба ученых работали в Пастеровском институте в Париже — центре некоторых наиболее оригинальных и захватывающих открытий в генетике.

Жакоб начал свою карьеру как хирург, но в 1944 г. получил в Нормандии очень тяжелое ранение, после которого карьера хирурга была для него закрыта. Тогда он защитил докторскую диссертацию в Сорбонне, и вместе с Моно принялся изучать механизм включения — выключения генов в клетке. Успех к ним пришел после многих лет работы.

Работая с мутантными штаммами E. coli, исследователи обнаружили, что почти все гены бактерий имеют механизм включения — выключения на одном конце. Они назвали его "оператором". Как выяснилось, другие гены создают белок, который соединяется с оператором и закрывает его, что приводит к выключению гена. Этот ген они назвали "регулятором". Белки, которые синтезировались регуляторами и "выключали" структурные гены, получили название "репрессоров". Покрытие гена оператора репрессорами можно сравнить с помещением телеграфного ключа в запертый ящик — механизм в полном порядке, но телеграмму послать нельзя. За открытие системы оператор — регулятор — репрессор Жакоб и Моно были удостоены в 1965 г. Нобелевской премии.

Корана, а по его примеру и другие ученые вслед за Жакобом и Моно старались изучить и создать механизм включения — выключения. В Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже англичанин Джон Гёрдон сосредоточил свое внимание на тех веществах в клетке, которые можно назвать "главными выключателями" (рубильниками). Как утверждает ученый, именно они вводят в действие и выключают гены в процессе развития и могут быть причастными к управлению генами взрослого организма. Энн Дженис Бразерс из Университета штата Индиана уже удалось сделать первый шаг — она выделила один из таких "главных выключателей" клетки.

Изучение этих механизмов чрезвычайно важно. Если врачи-генетики будут досконально знать механизмы, ведающие включением и выключением генов, они смогут ввести человеку сыворотку, содержащую эти выключатели, и восстановить управляемые генами жизненно важные функции. Они сумеют также использовать вещества, называемые "рубильниками", чтобы включить инактивированные и выключить другие гены. Это позволит им предотвращать или обратить вспять те генетические изменения, которые, по мнению некоторых геронтологов, приводят к старению.