Свет далеких белков

Геномы человека и шимпанзе совпадают на 99%. Эволюционные пути наших предков разошлись каких-то семь миллионов лет назад.
Фото Reuters

Эволюционизм учит, что с течением времени живые виды расходятся в своем развитии, то есть происходит дивергенция. В этом плане «высокая» наука не расходится в своих суждениях с обычным здравым смыслом, действительно подтверждающим тот непреложный факт, что мы хоть и близки шимпанзе, но все же наши предки разошлись примерно 6–7 млн. лет тому назад. Еще большая временная дистанция около 80 млн. лет отделяет нас, например, от мышей, что выяснилось в ходе сравнения человеческого и мышиного геномов.

Но вот чего вовсе не подозревали теоретики, так это явления эволюционной консервативности. Другими словами, почти неизменной «сохранности» генов и кодируемых ими белков на протяжении сотен миллионов лет! Примеров этого феномена сегодня уже очень много. Один из последних – присутствие на концах наших хромосом фермента обратной транскриптазы (ревертазы), который осуществляет синтез ДНК. Фермент поначалу был открыт в 1970 году у раковых РНК-содержащих вирусов.

Еще разительнее свечение белка медузы или растительных светочувствительных протеинов, сохраняющееся после их переноса в наши клетки, не говоря уже о мышиных. Речь идет о зеленом флюоресцирующем белке (GFP – Green Fluoresceing Protein) и растительных фитохромах. Последние улавливают красные с длиной волны 650 нанометров и инфракрасные лучи (750 нм), энергия которых приводит к фотоизомеризации – изменению структуры – комплекса из четырех колец (так называемого хромофора).

GFP активно «эксплуатируется» клеточными биологами, однако его ген довольно сложно ввести в клетки, к тому же сам протеин токсичен для них. В этом смысле растительный фоточувствительный белок оказался намного удобнее, что и было доказано в ходе экспериментов на клетках мышей, которые трудно заставить изменить свою форму. В результате модифицированные клетки стали реагировать на освещение лазером с длиной волны 650 нм, с помощью луча которого стало возможно на целых 30 микрон (поперечник пяти эритроцитов) вытягивать клеточные «ножки», образующиеся за счет полимеризации.

Ученые, манипулировавшие светочувствительными белками растений, главной своей целью ставили исследование свойств раковых клеток, которые легко выдвигают из себя цитоплазматические «щупальца», особенно в стадии, предшествующей образованию метастаз. Прояснение с помощью «световых переключателей» детальной картины сложных молекулярных взаимодействий поможет выявить мишени лекарственного воздействия на трансформированные клетки.

Так, японские ученые из Токийского университета смогли детально изучить влияние витамина D на уровне ДНК. При выключении гена, регулирующего метилирование, у мышей наблюдается нарушение работы репаративной системы, в результате чего повышается риск возникновения рака. Все это делает понятным, почему ученые так заинтересованы в «высвечивании» клеточного взаимодействия интересующих их протеинов, чему, как они надеются, помогут растительные светоулавливающие белки. Тем самым будет лишний раз подтверждено единство всего живого на молекулярном уровне.