Распрямленным путем
Генетики научились изменять пространственную структуру ДНК, и это реальный шанс на победу над раком. Можно ли говорить о появлении принципиально новых лекарств от страшного недуга? «Огонек» поговорил с авторами открытия в канун всемирного дня ДНК, который ученые отметили 25 апреля
Большая наука в супермалых объемах — так можно обозначить открытие, которое может в корне изменить наше будущее. Российские ученые доказали, что некоторые вещества (молекулы из класса кураксинов) принципиальным образом меняют ДНК: они заставляют нить ДНК «расплестись» и собраться заново.
Как оказалось, этот молекулярный кавардак имеет ряд кардинальных последствий для организма, в частности отключает онкогены, которые «отвечают» за развитие раковых опухолей. То есть в перспективе — прорыв: вещество борется не с самой опухолью, как большинство существующих лекарств, а с причиной ее появления.
Как именно работают эти молекулы, впервые выяснила международная группа ученых разных специальностей. Генетики из Института биологии гена, МГУ и Института биоорганической химии РАН в основном разбирались с пространственным положением генома, а их коллеги российского происхождения из Института рака Розуэлла Парка (США) и Онкологического центра Фокс Чейза (США) — с веществами, которые в потенциале могут стать лекарствами.
— Вот, смотрите, это ДНК — длинная линейная молекула, в которой гены расположены друг за другом,— профессор Сергей Разин показывает на мониторе прямую с отмеченными на ней точками А, В и С.— Но на самом деле это только на прямой линии ген А оказывается рядом с геном В. А в физическом трехмерном пространстве ДНК свернута в спирали и уложена петлями, поэтому А и В могут оказаться на другом расстоянии — как близко, так и далеко друг от друга.
Профессор Разин руководит отделом функциональной геномики Института биологии гена РАН. Именно здесь за последние годы провели важнейшие работы в области «трехмерной геномики». Сегодня это одно из самых передовых направлений экспериментальной биологии, которое активно развивается во всем мире и в России во многом благодаря грантам, в нашем случае прежде всего Российского научного фонда, выделившего средства на работу биологов.
Мелочи жизни
Начать надо с того, что в последние годы появились новые высокоточные приборы, которые позволили понять, как именно уложены нити ДНК в клеточном ядре. Чаще всего мы представляем себе ДНК в виде красивой двойной спирали, растянутой в пространстве,— что-то из школьного курса биологии. (Впрочем, более справедливым был бы отсыл к журналу Nature за 25 апреля 1953 года, в котором были опубликованы три статьи об открытии молекулярной структуры ДНК, именно в этот день и отмечают День ДНК). Однако на деле все намного сложнее. Если раскрутить цепочку ДНК, получится нить, длиной примерно 2 метра, которая упакована в клеточное ядро, размером в одну десятимиллионную метра. По сути, очень похоже на лапшу доширак, которую запихали в пластиковую банку. Но хаос этот лишь кажущийся.
— На деле каждая хромосома уложена совершенно уникальным, свойственным только ей, способом и располагается в ядре клетки так, что занимаемая ею территория не пересекается с территориями соседних хромосом,— поясняет профессор Сергей Разин.— В этом смысле ядро клетки напоминает нашу планету с множеством государств со своими границами. Мы знаем много примеров, когда события в одном государстве влияли на жизнь в соседних странах и на мировую политику в целом. В ядре клетки ситуация примерно такая же: любые изменения в работе генома, будь то запуск или подавление работы отдельных генов, появление лишних копий тех или иных хромосом, могут повлиять на работу генов, напрямую не затронутых этими изменениями и расположенных в других хромосомах-государствах.
Стоит пояснить: далеко не все гены, из которых состоит ДНК, работают в организме. Какой именно процент нашего генома «рабочий», точной оценки нет. Например, по данным проекта ENCODE (осуществляется международным исследовательским консорциумом с целью полной расшифровки работы наших генов.— «О»), лишь 80 процентов генома человека несет некую полезную биохимическую нагрузку.
Мало того, как и в какую меру будет работать тот или иной ген, зависит от внешних факторов. Например, от того, что и как мы едим, сколько спим, чем дышим, какие лекарства принимаем, и даже от того, о чем думаем. Известно, к примеру, что эмоциональный стресс на физическом уровне находит выражение в совершенно конкретном наборе химических веществ, которые, в свою очередь, запускают работу определенных генов.