Главные гены – 2017
Алексей Алексенко, «Сноб»
Под Новый год принято публиковать разные рейтинги. В нашей научно-популярной рубрике мы могли бы составить рейтинг самых умных ученых или самых мракобесных выступлений российских академиков вроде вот этого.
От редакции ВМ:
С сайта РАН вот это безобразие оперативно удалили, а в рунете удалось найти только его резюме на форуме студентов-медиков:
Несколько дней назад член-корреспондент РАН Эпштейн и эксперты Минздрава объявили о великой пользе гомеопатии. Правда, они использовали термин "релиз-активность".
Позавчера же гомеопатически расчехлился ещё один учёный муж. О великой эффективности гомеопатии заявил ажно целый академик РАН, доктор Коновалов.
И не где-нибудь, а прямо на официальном главном сайте РАН. Вдумайтесь, это уже не какая-нибудь раен с Петриком и Кадыровым. Это РАН, та самая тру-академия в России.
Но мы приняли решение оставить в стороне человеческий фактор и сосредоточиться на природе как таковой. А потому предлагаем вашему вниманию рейтинг самых популярных генов.
Про гены сперва надо кое-что объяснить. Когда ваш покорный слуга сидел на студенческой скамье, принято было считать, что генов у человека великое множество: тысяч этак сто, а то и миллион. Когда в начале 2000-х был расшифрован человеческий геном, выяснилось, что на самом деле генов-то там всего тысяч двадцать. Природа оказалась куда экономнее, чем все думали.
И все же двадцать тысяч генов – это чертова прорва генов. Лучший способ сделать популярную статью о генетике совершенно нечитаемой и невыразимо скучной – напихать в нее как можно больше названий генов, вроде DFNA5, CNTNAP2 или TAS2R16. И бесполезно потом объяснять, что все это страшно важно, потому что из-за первого гена ребеночек может родиться глухим, второй как-то связан с аутизмом, а третий вообще один из дюжин рецепторов горького вкуса у вас во рту. Внимание читателя безнадежно рассеется на унылую череду капитализированных латинских букв и цифр.
Ни один генетик, даже самый чокнутый, не помнит названий всех генов. Но некоторые не запомнить невозможно, потому что они очень часто мелькают в разных важных научных статьях. Питер Керпеджиев – программист, а ныне еще и аспирант Гарвардской медицинской школы – несколько лет назад заинтересовался вопросом, какие же именно гены мелькают в СМИ чаще прочих и потому становятся знаменитостями. В декабре журнал Nature опубликовал составленный им рейтинг. Познакомимся с пятеркой призеров.
5-е место: АРОЕ
Старожилы помнят, как в 1970-х каждая домохозяйка знала слово «холестерин» – эта простая молекула считалась чуть ли не ключом к здоровью и долголетию. Часть славы досталась и белку по имени аполипопротеин Е, который умеет этот самый холестерин связывать и удалять, а заодно и гену, который его кодирует. Его даже собирались использовать для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, но потом фармакология изобрела статины, и о нашем белке подзабыли. А в 1993 году нейробиолог Аллен Роузес показал, что аполипопротеин еще и умеет связываться с бляшками в мозгу пациентов, страдающих болезнью Альцгеймера. Более того, одна из мутаций в гене АРОЕ резко повышает риск к старости лишиться здравого рассудка. Вот тут-то АРОЕ все начали изучать (и писать о нем) – и продолжают до сих пор.
4-е место: VEGFA
Этот ген – вернее, то, что он кодирует, – необходим для роста и регенерации кровеносных сосудов. Уклончивое выражение «то, что он кодирует» уместно здесь потому, что ген этот кодирует не один, а целых четыре разных белка. Получаются они в результате, как говорится, «альтернативного сплайсинга»: считанный с гена текст потом режется и редактируется различными способами, так что получается четыре разных текста и четыре разных фактора регенерации эндотелия сосудов, работающие в разных тканях и на разных этапах нашей жизни. Такой увлекательный ген просто не мог не прославиться.
3-е место: EGFR
Полное русское название этой штуки – «ген рецептора эпидермального фактора роста», и поверхностному читателю достаточно знать, что это имеет отношение к раку. Читателю более вдумчивому может показаться любопытным, что, в зависимости от того, какая именно форма этого гена присутствует в вашем геноме, ваша опухоль (если, не приведи Бог, она вдруг возникнет) будет по-разному реагировать на разные виды химиотерапии.
2-е место: TNF
Название этого гена расшифровывается как «фактор некроза опухолей», и открыли его так: в 1970-х годах американские биологи пересаживали здоровым мышам раковые опухоли. Однако мышиный организм быстро и эффективно с этими опухолями расправлялся, а за отторжение как раз и отвечал белок TNF. А тем временем тот же белок открыла другая группа ученых, а потом еще одна – и все давали ему разные названия. Биологи не могли поверить, что вещество, проявляющее себя в настолько разных ситуациях, может быть одним и тем же белком. Мы тут довольно подробно рассказывали об этом герое в заметке «Двурушничество как точная наука», так что не станем более возносить дифирамбы фактору некроза опухолей. Скажем только, что по современным представлениям это ключевой элемент воспалительного процесса, а вся первоначальная путаница была вызвана тем, что поведение этого белка сильно зависит от того, какие именно клетки иммунной системы его производят. Сегодня в TNF видят ключ к пониманию аутоиммунных заболеваний; его исследуют и о нем много пишут.
И наконец...
Абсолютный лидер: ТР53
Мы тут уже несколько раз упоминали о раковых опухолях, поминать бы их пореже. Исследователи еще в 1970-х заметили, что в опухолях нередко обнаруживаются мутировавшие гены (их назвали «онкогенами»). Картина складывалась такая: мутация в каком-то гене нарушает систему клеточного самоконтроля, клетка начинает расти и делиться, вот вам и опухоль. И вот ген ТР53 оказывался мутировавшим в половине исследованных опухолей: вот уж всем онкогенам онкоген!
А потом выяснилось, что никакой он не онкоген. На самом деле белок p53 – продукт означенного гена – гораздо важнее. Он не портит тонкие клеточные настройки, а наоборот, стоит на страже клеточного здоровья. Формально его профессия называется «активатор транскрипции»: при определенных обстоятельствах он умеет связываться с особыми участками в начале разных генов и запускать их работу. Вопрос в том, что это за обстоятельства и что это за гены. Так вот: р53 вступает в дело, когда клетка забывает свой долг, выходит из подчинения организму и собирается превращаться в мерзкую опухоль. А гены, которые запускает р53, – это программа немедленной остановки роста и, как правило, клеточного самоубийства. Те 50% раковых опухолей, в которых ген ТР53 мутировал, образовались потому, что программа самоубийства не была запущена. Значит, этот маленький и важный белок снижает частоту развития рака минимум вдвое (а на самом деле куда больше).
Распутать все цепочки событий, которыми распоряжается р53, – значит, в сущности, понять природу рака и нащупать пути победы над ним. Потому и изучают биологи TP53 с таким прилежанием, потому и попал он на самый верх нашего рейтинга.
Звезды прежних лет
Самая интересная часть работы Питера Керпеджиева – проследить, как рейтинг генов менялся по мере развития науки. Оказалось, что он отражает важнейшие этапы в развитии биологии, а то и человечества. Например, к 1980 году, когда из человеческих генов были описаны (и получили название) всего горстка, чартами рулил ген гемоглобина: он упоминался в каждой 30-й работе по генетике, то есть (относительно) вчетверо чаще, чем нынешний фаворит ТР53.
Лидер сменился в 1986-м, и повод к этому был невеселый: распространение ВИЧ в развитых странах. Ученые бросили все силы на это направление и не могли не обратить внимание на ген CD4. Он кодирует белок на поверхности Т-лимфоцитов, который играет в инфекции ключевую роль.
В середине 1990-х случилось редкое событие: в лидерах побывал ген, важный не только для прикладных медицинских исследований, но и для фундаментальной науки. Возникла целая новая область биологии, изучающая «сигнальную трансдукцию» – способы получения клеткой информации о том, что происходит во внешней среде. Важный для этой области ген назывался – и называется поныне – GRB2. А в 2000-х в лидерах впервые появился наш сегодняшний герой ТР53. Лишь на один год его опередила другая нынешняя звезда, АРОЕ – тогда биологи как раз согласились с Алленом Роузесом в том, что этот ген играет ключевую роль в развитии болезни Альцгеймера.
То, что лидер не меняется так долго – целых 16 лет, наводит на грустные мысли о замедлении прогресса и о миллионах онкологических больных, умерших за эти полтора десятилетия. Тут нам остается лишь грустно кивнуть и напомнить о том, что человек в последний раз ступил на Луну 45 лет назад. Да, прогресс неравномерен. Будем надеяться, что он вот-вот рванет вперед, и научный ландшафт резко изменится.
Нечеловеческие звезды
Нам, конечно, интереснее всего разузнать побольше о генах человека: в конце концов, они есть в каждой клетке каждого читателя. Но к вершинам славы нередко прорываются гены, к человеку не имеющие отношения, причем иногда по довольно курьезным поводам. Вот, например: еще в 1990-х биологи пытались сделать генно-модифицированных мышей, засовывая чужие гены в разные места их генома. Одна из мышиных линий называлась ROSA26 – в ней чужой ген был небывало активен, причем во всех без исключения клетках мышиного тела. Видимо, чужой ген попал в какую-то необыкновенно важную и активную область генома, работающую в любых тканях. Что это за область, какова ее функция у нормального дикого мыша, никто толком не знает до сих пор. Но назвали этот загадочный ген ROSA26, и поминают о нем почти в всех работах по мышиной генетике. Итого, в общем зачете ROSA26 уступает только человечьему ТР53: научная работа, где он упоминается, публикуется где-то в мире в среднем раз в сутки.
Еще один фаворит из мира зверья – дань славной истории генетики. Когда Томас Морган (все помнят «вейсманизм-морганизм»?) решил изучать мутации плодовой мушки, первым из его мутантов была муха с белыми глазами. С тех пор ген white использовался во многих опытах как внешний генетический маркер (не спрашивайте, что это, но без этого генетический эксперимент поставить невозможно). В результате смиренный ген никому особо не нужной мухи вошел в десятку самых популярных генов всех земных тварей, включая людей.
На этом мы завершаем нашу церемонию. Наша цель была не только в том, чтобы повеселить читателя (как было сказано выше, в названиях генов ничего особо веселого нет, напротив, они способны испортить любой праздник). Хотелось намекнуть, что история науки – это круто. А нам всем настолько повезло, что мы стали свидетелями самого увлекательного – на сегодняшний день, а может, и за всю историю – ее этапа. С этим тоже можно нас всех поздравить, кроме обычного «С Новым годом».
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru