Нобель-2009: больше, чем за «старение и рак»
Это заслуженные нобелевки, но старение тут ни при чем
Евгений Нудлер, журнал «Сноб»
Новые Нобелевские премии по физиологии и медицине получены, как сказали, за борьбу со старением и раком. Тут всегда говорится какая-то броская фраза, а на деле премию дают по совокупности заслуг, которые сложно объяснить широкой аудитории.
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:
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.
Cветящиеся кончики хромосом – теломеры; теломераза достраивает их после удвоения основной части хромосомы.
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.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
06.10.2009