Техника - молодёжи 1999-09, страница 49

ковые по составу, эти две формы сильно различаются по своей пространственной структуре.

Так, если белок находится в обычной форме, он хорошо растворяется в биологических жидкостях и способен выполнять свойственную ему функцию. Приняв же иную, аномальную форму, он образует нерастворимые агрегаты и выступает как чужеродное и вредоносное для организма тело.

Именно с отношениями между этими двумя свойствами связано самое важное свойство прионов — явление, с которым биологи никогда раньше не встречались. Белок, находящийся в аномальной форме, сталкиваясь со своим сородичем, имеющим обычную форму, переводит его в ту же аномальную форму. Так выяснилось, что белки, открытые Прузинером, оказываются возбудителями болезней: попадая в здоровый организм, аномальный белок «заражает» белки, находившиеся до этого в обычной форме, в результате накапливаются агрегаты, которые разрушают клетки мозга, приводят к болезням как человека, так и животных.

Уже само по себе объяснение механизма болезни, ее причин было признано настолько важным, что удостоено, как уже говорилось, Нобелевской премии. Но тем дело не кончилось. Последние исследования привели к еще более важному открытию...

НА ДРОЖЖАХ РАСТУТ И ОТКРЫТИЯ... Пекарские дрожжи любят не только хлебопеки, но и микробиологи. Дело в том, что они быстро растут и делятся, поэтому все результаты получаются гораздо быстрее, чем, скажем, в экспериментах на клетках млекопитающих. Кроме того, дрожжевые прионы для человека абсолютно безвредны и с ними можно работать без соблюдения чрезвычайных мер предосторожности, не боясь, что заразишься болезнью Крейтцфельдта—Якоба или заполучишь иную неизлечимую болячку.

Так вот, работая с дрожжами, исследователи замечали, что некоторые их свойства наследуются каким-то необычным способом. Вещества, вызывающие мутации, не оказывают влияния на передачу этих свойств дочерним клеткам. Зато на этот процесс эффективно воздействуют другие вещества — те, которые влияют на стабильность белков. То есть напрашивался вывод: что наследуемые свойства передаются не с помощью нуклеиновых кислот (той же ДНК), а с помощью... белков!

Однако исследователи долгое время отказывались верить глазам своим, поскольку все это противоречило центральной догме молекулярной биологии — наследственность может передаваться лишь с помощью кодов ДНК.

Лишь совсем недавно ученые вспомнили про прионы, которые до этого момента рассматривались лишь как переносчики инфекции. Но ведь инфекцион-ность прионов как раз и заключается в том, что одна молекула белка передает другой информацию о своем состоянии, то есть заражает ее.

Но коль прионовые белки могут обладать такими свойствами, отчего же не предположить наличие нечто подобного и у других белков? И в 1994 г. американский ученый Р. Викнер предположил, что два дрожжевых белка обладают такими же свойствами, что и прионы.

НЕЗРИМАЯ ГОНКА. Гипотеза Викне-ра, конечно же, требовала весомых доказательств. За их поиски и взялись исследователи всего мира. Наиболее убедительные результаты в последние годы были получены группой сотрудников московского Кардиологического научного центра во главе с профессором М.Д. Тер-Аванесяном.

Параллельно с ними такие же исследования проводили американский профессор Линдквист и его коллеги. Понятное дело, американцы имели куда более оснащенную лабораторию, прекрасное финансирование... Тем не менее на финишной прямой наши исследователи все-таки сумели обойти заокеанских коллег

Впрочем, когда свою статью, посвященную прионоподобным свойствам дрожжевого белка Sup35, российские ученые направили в журнал Nature — один из наиболее авторитетных научных журналов, то получили ответ: «Статья не представляет интереса для широкого круга читателей».

Трудно сказать, лукавили ли редакторы Nature или, действительно, не сумели оценить сенсационность сообщения... Во всяком случае публикация о работе Тер-Аванесяна и сотрудников появилась в июле 1996 г. в Журнале Европейской организации молекулярной биологии (EMBO Journal). И лишь в следующем месяце аналогичные результаты, полученные американцами, были опубликованы в другом известном научном журнале Science

ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ПОЛУЧЕНО!

В обеих статьях было показано, что белок Sup35 может образовывать агрегаты, подобные тем, которые образуют прионные белки. Именно образование агрегатов приводит к изменению свойств дрожжевых клеток. Эти результаты подтверждали гипотезу Вик-нера. Но нужно было еще показать, как именно белок передает информацию о своей форме другим белкам.

И год спустя группа Тер-Аванесяна представила в журнале Science такое доказательство. Опыт был поставлен в пробирке, в среде без клеток и без ДНК. К белку Sup35, находившемуся в обычной форме, добавляли небольшое количество аномальной формы этого же белка, и весь белок совершал переход в иную форму. Затем часть его отбиралась и добавлялась к новой порции белка И снова — нормальная форма превращалась в аномальную.

Так повторяли многократно — и теперь можно было не сомневаться: именно столь своеобразным способом передается информация и в дрожжевых клетках.

Иными словами, открыто совершенно новое явление: код наследственнос

ти может передаваться потомству не только через нуклеиновые кислоты, но и с помощью белков! Появилось даже новое научное понятие — белковая наследственность Теперь в эволюционную теорию придется внести поправку.

РЕВОЛЮЦИЯ В ЭВОЛЮЦИИ? Открытие дрожжевых прионов стимулировало работы по поиску аналогичных белков у других организмов. Уже обнаружены подобные белки у некоторых других видов грибков. Отсюда следует, что, видимо, данное явление имеет весьма широкое распространение.

Но полученные сведения ставят новые вопросы. Какова роль белковой наследственности в биологической эволюции? Есть ли белковая наследственность у человека? А других животных и растений?..

Пока точных ответов на подобные вопросы еще нет. Биологам только предстоит провести новые эксперименты, осмыслить их результаты. Тем не менее, уже сейчас можно сделать кое-какие предположения.

По мнению профессора Тер-Аванесяна, дрожжи представляют собой не единый организм, а популяцию, состоящую из огромного числа клеток. Благодаря тому что они постоянно делятся, в популяции в результате механизма прионной наследственности может возобладать одна из форм прионопо-добного белка. Но эти изменения обратимы, и в других условиях может возобладать иная форма. Сомнительно, чтобы в природе не нашлось полезного применения такому механизму. По-видимому, у дрожжей он служит для адаптации в тех или иных условиях окружающей среды.

Если это так, то прионная наследственность должна была играть важную роль и в биологической эволюции — во всяком случае, в эволюции одноклеточных организмов, размножающихся путем деления. Существование такого механизма необходимо учитывать при разработке новых теорий передачи наследственных признаков

Ясно, что прионный механизм ни в коей мере не отменяет нуклеиновую наследственность. Более того, прионная наследственность невозможна без нуклеиновой: прионы синтезируются так же, как и все другие белки,— на основе информации, записанной в генах. Другое дело, что этой информации оказывается недостаточно, чтобы определить, в какой форме будет находиться данный белок.

Словом, работа над новой теорией в полном разгаре. Тем не менее, научная общественность страны нашла возможным оценить уже сделанное как выдающийся вклад в современное естествознание. И члены трех групп российских ученых, работающих под руководством М. Д. Тер-Аванесяна, С. Г. Ин-ге-Вечтомова и Л. Л. Киселева, выдвинуты Кардиологическим научным центром на соискание Государственной премии Российской Федерации.

А там, глядишь, и на Нобелевскую можно будет замахнуться... ■

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 9 99

47