Гены с юморком
Генетики тоже шутят
«Железный дровосек» (Tinman). В сказке «Волшебник Изумрудного города» девочка Элли, унесённая ураганом в волшебную страну, встречает там необычных помощников, в том числе Железного Дровосека, страдающего от того, что у него «нет сердца». Ген tinman отвечает за развитие у дрозофилы сердца: внесение мутаций в него приводит к гибели трансгенных плодовых мушек, так как сердце у них не развивается.«Кен и Барби» (Ken and Barbie). У этих кукол всё как у людей: и голова, и руки, и ноги, – но всё же чего-то не хватает. У мушек с дефектом в гене ken and barbie не формируются наружные гениталии, причём как у самцов, так и у самок: они развиваются не полностью и остаются внутри тела. В человеческом геноме его аналогов нет, что радует.«Сверхзвуковой ёжик» (sonic hedgehog). SHH, sonic hedgehog, – это ген, кодирующий один из трёх белков семейства hedgehog («ёжиков»), названный так в честь героя популярной видеоигры Sonic the Hedgehog, вышедшей в 1990-е годы. (Строго говоря, sonic hedgehog – это «ёжик со скоростью звука», но в переводе отечественных геймеров он стал сверхзвуковым.) Ген sonic hedgehog, играющий ключевую роль в органогенезе млекопитающих, впервые найден всё у той же дрозофилы. Продукт гена в числе прочего влияет на то, как будет сегментировано тело плодовой мушки. У эмбрионов дрозофил, у которых этот ген выключен, по всему телу формируются маленькие шипики.«Дешёвое свидание» (cheap date). Что такое – дешёвое свидание? Это когда мужчина, которому лень ухаживать и очаровывать, пытается пойти простым путём и как можно скорее напоить девушку «до кондиции». Идеальная партнёрша для такого кавалера – самка дрозофилы с мутацией в гене cheapdate: у неё повышенная восприимчивость к алкоголю.«Клеопатра и змея» (Cleopatra and Asp). Как известно, шекспировская Клеопатра покончила с собой, «самоукусившись» ядовитой змеёй. Если у зародыша дрозофилы мутантный белок Cleopatra провзаимодействует с белком, кодируемым геном Asp, то исход будет летальным.«Гамлет» (Hamlet). Этот ген обязан своим названием гамлетовскому вопросу «Быть или не быть?», в оригинале – «To be or not to be?». У дрозофил ген hamlet влияет на развитие клеток, вовлечённых в формирование мышечной ткани и носящих название IIB, или, для любого понимающего по-английски читателя, «ту би».«Амонтильядо» (amontillado). И вновь литература. В «готическом» рассказе Эдгара По под названием «Бочонок амонтильядо» герой заживо замуровал своего ничего не подозревающего обидчика в стене. У мушек ген amontillado отвечает, в частности, за выработку ферментов, необходимых для вылупления личинок: если он подавлен, личинка останется, скорее всего, «замурованной» в своём яйце. Кроме того, мутация гена amontillado снижает в личинках способность к поведению, необходимому, чтобы вылупиться (мотание головой, работа челюстями).«Ариадна» (Ariadne). Тесей уцелел в лабиринте Минотавра благодаря влюблённой в него Ариадне. Она дала герою свитую в клубок нить, по которой он смог вернуться к выходу из лабиринта. Когда в эмбриональной фазе у мушек формируются нейроны, то при мутации в гене ariadne они в процессе ветвления не могут «дотянуться аксонами» до целей, которые следует иннервировать.«Швейцарский сыр» (swiss cheese). Мозг – это не одни лишь нейроны, его структуру формирует много других видов клеток, в частности глиальные. Из мембран глиальных клеток вокруг нейрональных отростков – аксонов формируется миелиновая оболочка. Это структура, позволяющая значительно ускорить проведение сигнала от аксона к аксону. Белок, кодируемый геном swiss cheese, регулирует активность глиальных клеток: у мушек с мутацией в этом гене глиальные клетки чересчур «усердно» оборачивают аксоны, что приводит к гибели нейронов. В результате в мозге мутантной мушки появляются пустоты – дырки, как в швейцарском сыре.Супермен, Кларк Кент и криптонит. Кто такой супермен, пояснять не надо. Кларк Кент – так его зовут, когда он живёт среди людей, искусно изображая журналиста – растяпу и неудачника. Ну а криптонит – это фантастическая субстанция, которая лишает супермена сил, чем и пытаются воспользоваться «плохие парни».Мутации генов могут быть не только связанными с изменением последовательности нуклеотидных групп в ДНК, но и эпигенетическими, когда последовательность нуклеотидов в ДНК сохраняется, но меняется, например, степень её скрученности, что тоже влияет на её функционирование. Именно эпимутациям обязан своим названием ген SUPERMAN. Он обнаружен в растении Arabidopsis thaliana (почти такой же популярный объект генетических исследований, как дрозофила), где регулирует соотношение тычинок и плодолистиков в цветке. Растение имеет несколько аллелей гена SUPERMAN – различных форм гена, расположенных в одинаковых участках гомологичных хромосом. При эпимутации в одном из аллелей у растения появляется почти вдвое больше тычинок по сравнению с немутантным. Этот аллель называется «супермен». При эпимутации в другом аллеле тычинок окажется тоже больше, чем в диком растении, но значительно меньше, чем в первом случае, за что этот аллель и называется clark kent. Если же ДНК-последовательность гена SUPERMAN подвергнется воздействию одного из ферментов метилтрансферазы (отвечает за присоединение метильных групп к нуклеотидным остаткам), то изменится степень скрученности спирали и эффекты гена будут подавлены. Этот фермент логично назвали криптонитом.