Я — не моя ДНК. Генетика предполагает, эпигенетика располагает - Манель Эстейер Страница 19

геномного импринтинга, то есть процесса, во время которого мужские и женские половые клетки оставляют метку, или специальный след, на некоторых хромосомных участках. Другими словами, путем геномного импринтинга ген оказывается биохимически помечен специальным способом, который зависит от пола родителя. Материнские гены задерживают рост, а отцовские его стимулируют. Метилирование ДНК — судья, который решает, какой ген победит.

Геномный импринтинг — биологический процесс, при котором один из аллелей экспрессируется в зависимости от его происхождения — от матери или от отца.

Речь идет об одном очень интересном процессе, в котором участвуют некодирующие РНК (как те, о которых мы говорили в связи с Х-хромосомами), а изменения в этом процессе могут повлечь за собой серьезные проблемы со здоровьем, например синдром Ангельмана (обусловленное генетическими аномалиями заболевание, характеризующееся постоянным состоянием ложной радости, иногда со смехом, задержкой умственного развития, нарушением речи и координации движений) или синдром Прадера — Вилли (причиной которого является нарушение в хромосоме 15, что влечет за собой задержку роста и отклонения в интеллектуальном развитии, проблемы с поведением и медленное развитие психомоторики).

В обоих случаях эти синдромы вызваны в основном отсутствием фрагмента хромосомы. Эта потеря обычно происходит в течение мейоза из-за ошибок в кроссинговере. А что такое мейоз?

Сейчас объясним. Наши клетки имеют набор из «2п» хромосом (то есть набор из «п» хромосом от отца и другие «п» хромосом от матери). В процессе формирования гамет — яйцеклеток и сперматозоидов — количество хромосом 2п должно уменьшиться вдвое, чтобы, когда произойдет оплодотворение, то есть слияние двух клеток с количеством хромосом, равным п, у нас снова был набор из 2п хромосом. Это достигается благодаря мейозу, процессу деления собственно половых клеток, который сокращает количество хромосом в два раза, при этом происходит обмен последовательностями ДНК внутри каждой пары хромосом в процессе кроссинговера (рисунок 3). Благодаря этому увеличивается разнообразие вариаций генетической информации, которая передастся потомству, поскольку дети будут наследовать не те же самые хромосомы, а смесь хромосом родителей.

Любопытно, что в случае с синдромами Ангельмана и Прадера — Вилли наблюдается, что одно и то же отклонение в хромосомах (отсутствие фрагмента ql 1-q 13 15 хромосомы) приводит к различным патологиям в зависимости от того, отсутствует фрагмент материнской или отцовской хромосомы.

На этом участке хромосомы находятся важные гены, которые были импринтированы, то есть из двух аллелей каждого гена один был метилирован, а следовательно-выключен, а другой — активирован. Если быть точнее, ген, названный UBE3A, экспрессируется в материнской хромосоме, вто время как ген SNRPN экспрессируется только в отцовской хромосоме. Поэтому отсутствие гена UBE3A в хромосоме, унаследованной от матери, не может быть компенсировано отцовским аллелем, так как он будет метилирован (с последующим появлением синдрома Ангельмана), в то время как отсутствие гена SNRPN в хромосоме, унаследованной от отца, не может быть компенсировано материнским аллелем, поскольку он тоже будет метилирован и выключен (в этом случае разовьется синдром Прадера — Вилли).

Рис. 3. Процесс мейоза, начиная с которого формируются половые клетки (сперматозоиды и яйцеклетки): на основе одного генома в двух копиях возникают геномы в одной копии.

Когда они снова объединяются во время оплодотворения, мы получаем две обычные копии в потомстве

А сейчас повторим

Какие функции выполняют некодирующие РНК?

Некодирующие РНК содержат информацию, которая не используется для создания белков. Существует великое множество некодирующих РНК, и их функции различны. Например, они регулируют экспрессию генов (этим занимаются микроРНК и длинные некодирующие РНК), выключают участки хромосом (Xist или piPHK), участвуют в синтезе белка (транспортные РНК) и в так называемом сплайсинге, то есть вырезают из матричной (информационной) РНК не кодирующие белок участки и склеивают то, что осталось.

Может ли разница в хромосомах объяснить предрасположенность к различным болезням, которые чаще встречаются у женщин или у мужчин, или, наоборот, их отсутствие?

У человеческих существ пол определяется набором хромосом и обусловливается половыми различиями (половой диморфизм) между мужчинами и женщинами, с соответствующими изменениями на гормональном уровне, которые могут, например, повлиять на функционирование различных частей нашего организма. Один из таких случаев — заболевание под названием системная красная волчанка, которая в десять раз чаще встречается у женщин, чем у мужчин; это происходит, среди прочих причин, из-за влияния эстрогенов (женских гормонов).

Глава 8

Что заставляет молчать наших внутренних паразитов?

Мы не одиноки.

На протяжении веков люди поднимали взгляд на звезды, задаваясь вопросом, есть ли кто-нибудь еще на других планетах, кто бы нас понял, был бы с нами, вошел бы в нашу жизнь… На самом деле такое поведение — постоянный поиск чего-то еще — снова и снова определяет нашу историю, является частью нашей видовой специфики.

Но для того, чтобы ответить на вопрос, который человечество задает на протяжении тысячелетий, возможно, следовало бы обратить внимание на нас самих, нашу ДНК, вместо того чтобы всматриваться в небеса. Потому что наш геном — и это не предположение, а факт — населен миллионами существ: целой вселенной из последовательностей, которые берут начало из множества источников и которые мы приобрели в процессе эволюции.

Дело все в том, что мы испытываем непомерную гордость по поводу того, какие мы: не иначе как высокомерные и антропоцентричные представители вида Человек разумный, самые развитые существа, хозяева планеты Земля, короли мира. Но нам определенно не помешает знать, что большая часть нашего генома нам не принадлежит. Действительно, это будет лечение унижением, которое нам не повредит.

Что? Как такое может быть?

Очень просто, потому что наша ДНК кишит молекулярными паразитами, вирусными и псевдовирусными последовательностями, которые некогда встроились в наш генетический материал. При внимательном рассмотрении оказывается, что эти последовательности вовсе не дружелюбные, никаких полезных для человека намерений они тоже не выказывают, наоборот, как примерные пришельцы, явившиеся из другого мира, как идеальные ультратела родом из неизвестных мест, они просто ищут то же, что и все посетители нового мира: выжить и продержаться как можно дольше любыми способами. Хотя, если задуматься, в этом смысле они не так уж и отличаются от нас.

Но не будем отвлекаться и вернемся к этим любопытным (и даже немного загадочным) вирусным и псевдовирусным последовательностям. Если бы мы позволили им действовать на свое усмотрение, наш геном превратился бы в хаос: эти подвижные последовательности начали бы «прыгать» от одного участка хромосомы к другому и, опасные, как обезьяна с гранатой, подвергали бы нас двойному риску. Во-первых, потому что смогли