Евгений Нудлер: Это заслуженные нобелевки, но старение тут ни при чем
Нобелевские премии по физиологии и медицине в этом году дали трем ученым. Двое (Элизабет Блэкберн и Кэрол Грейдер) — когда-то были профессоршей и аспиранткой; они в середине 80-х открыли фермент теломеразу — биомашинку, которая постоянно колдует над хромосомами в наших клетках. А еще один человек, профессор Джек Шостак, разузнал все про теломеры — участки хромосом, над которыми колдует теломераза. Кроме этого, он сделал открытие, которое не упоминается в прессе, но скорее всего тоже повлияло на решение Нобелевского комитета: Шостак показал, как работала РНК-жизнь в те далекие эпохи, когда на планете не было ДНК. Сегодня это доминирующая теория возникновения жизни на Земле — эксперименты Шостака дали ей твердый фундамент.
Открытия сегодняшних нобелиатов подаются через выигрышную тему рака и старения — на самом деле их заслуги и больше, и меньше. Сегодня ясно, что теломеры и теломераза не имеют прямого отношения к старению (сейчас объясню почему). Но, глядя на вещи шире, эти открытия перевернули новую страницу в истории науки. Я ужинал два месяца назад с Лиз Блэкберн в NY, среди прочего мы обсуждали грядущие нобелевские награждения, и я сказал, что рано или поздно она получит премию — вопрос только, когда. Оказалось — очень скоро.
Ниже — подробное объяснение сути открытия.
Как стало известно в 1953 году (открытие Уотсона и Крика), наследственная информация хранится в клетке в виде двойной спирали, двухцепочечной молекулы ДНК; у человека в ядре каждой клетки — около двух метров такой двойной спирали.
Для удобства эта бесконечная спираль разбита на 23 неравных отрезка; каждый многократно увит и упакован — в итоге получаются хромосомы. Их люди видели под микроскопом еще в XIX веке.
Когда клетке пора делиться, каждая хромосома удваивается. За это отвечает особый фермент. Вот как это происходит:
<object width="560" height="340"><param name="movie" value="http://www.youtube.com/v/3ig4MfWPxeg&hl=ru&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/3ig4MfWPxeg&hl=ru&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="560" height="340"></embed></object>
Фермент расплетает двойную нить ДНК и достраивает на каждой половинке недостающую цепочку. Получаются две нити ДНК, которые расходятся в дочерние клетки. К 80-м годам оставался нерешенным вот какой, на первый взгляд частный, вопрос: как копируется самый кончик ДНК? У молнии на одежде есть участок, за который держится карабин. А как тут?
Впервые проблему укороченных хромосом обозначил наш соотечественник Алексей Оловников, которого я очень хорошо знаю. Он же первым предложил «теломерную» гипотезу старения. Джозеф Галл, Лиз Блэкберн и Джек Шостак экспериментально установили, что на конце каждой хромосомы есть участки, которые не несут генетической информации; он назвал их теломеры (греч. — «конечные части»). Из всего, что про них удалось узнать, стало понятно, что при каждом делении теломеры должны укорачиваться: ведь есть самый крайний их кончик, за который должен держаться фермент, копирующий ДНК.
Блэкберн и Грейдер выяснили, как природа выходит из положения. Они установили, что уже после деления особый фермент — теломераза — достраивает теломеры. Это очень самобытный процесс, потому что обычно ДНК в клетке достраивается первым способом — достраиванием на каждой половинке спирали зеркального отображения.
Все эти детали могут показаться частными, но они сразу оказались в центре внимания ученых мира. В 90-е годы многие считали, что один из механизмов старения — это прекращение работы теломеразы; тогда хромосомы должны бы начать таять, геном ломаться — и организм гибнуть. Но выяснилось, что нашим клеткам за всю жизнь нужно не так уж много делений. Если генетически выключить теломеразу, мыши живут не меньше: запас длины теломер достаточен, чтобы протянуть нужное время — пока тебя не убьет рак или инсульт. Теломераза нужна не для спасения организма, а для спасения рода: если бы теломеры все время таяли, это начало бы сказываться уже на следующем поколении.
Открытия Блэкберн, Грейдер и Шостака дали многообещающий подход к лечению рака. Дело в том, что в отличие от нормальных клеток раковые делятся очень часто, бесконечно. И для них отключение теломеразы оказывается фатальным — тут можно ждать новостей в ближайшие годы.
И, наконец, самое важное — у этих открытий оказались гораздо более широкие применения. Вооружившись новыми знаниями, Шостак научился делать искусственные хромосомы, которые хорошо живут и делятся в клетке. Именно с этого начались революционные преобразования в генетике, геномике и молекулярной биологии. Стало возможным встраивать в геномы экспериментальным организмам куски чужих или искусственных геномов длиной в миллионы «букв». И еще: первые полностью прочитанные геномы опирались на эту же технологию.
Интересно, почему всегда так устроено внимание публики: про любое открытие ей можно объяснить, «продать» только наименее важную, интересную его часть?