Мусорная ДНК. Путешествие в темную материю генома - Несса Кэри

Через 24 недели после начала опытов самочувствие мальчиков, получавших плацебо («пустышку»), ухудшилось, чего и следовало ожидать при такой болезни. Они не могли пройти за 6 минут даже столько, сколько проходили в начале эксперимента. Но мальчики, получавшие лекарство, сумели пройти на 30 метров больше, чем в первый день испытаний. По прошествии 48 недель после начала эксперимента провели еще одну проверку. В контрольной группе (той, что получала плацебо) дела шли еще хуже, чем раньше. За 6 минут ее участники проходили почти на 25 метров меньше, чем в первый день опытов. А вот мальчики, получавшие лекарство, смогли улучшить свой первоначальный результат более чем на 11 метров21.

Впрочем, эти данные показывают, что со временем даже у мальчиков, получавших лекарство, состояние ухудшается (обратите внимание на разницу в результатах ходьбы по истечении 24 и 48 недель с начала эксперимента). Однако это ухудшение шло значительно медленнее, чем у тех, в чьем организме заболевание развивалось своим чередом.

Итоги эксперимента вызвали необычайное воодушевление. Даже если методика не исцелит пациентов полностью, она существенно замедлит развитие необратимых симптомов. Ну да, для всех форм дюшенновской мышечной дистрофии такой подход в любом случае не годился бы, но 10-15% пациентов вполне могли бы надеяться на облегчение.

Однако прошло всего 6 месяцев, и эти надежды развеялись в пух и прах. GlaxoSmithKline провел более масштабные испытания и на сей раз не обнаружил никакой существенной разницы между контрольной группой и группой, получавшей препарат22. Результаты масштабных испытаний надежнее тех, что получают при анализе более узкой выборки, поскольку здесь меньше вероятность, что на итоги эксперимента повлияют всякого рода необычные реакции, которые выглядят как отклик на лекарство, однако на самом деле им не являются. GlaxoSmithKline передал препарат обратно в компанию Prosensa и гордо удалился. Сейчас Prosensa продолжает клинические исследования, хотя цена ее акций резко упала после того, как из проекта вышел GlaxoSmithKline. Это падение обусловлено тем, что специалисты и биржевые аналитики полагают, что проект, возможно, обречен.

Еще одна компания, Sarepta, тоже пытается использовать особенности сплайсинга для того, чтобы «перескочить» трудный участок в дистрофиновом гене у некоторых групп больных. При разработке методик лечения ее сотрудники применяют подход, схожий с вышеописанным. Хотя компания высказывает большой оптимизм касательно своих препаратов, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США сомневается в степени представительности проводимых ею испытаний. К примеру, в одном из таких тестов, где удалось показать резкое различие между контрольной группой и группой, получавшей лекарство, участвовало всего-навсего 12 пациентов!

После всего вышеизложенного можно решить, что сплайсинг — это вообще овчинка, не стоящая выделки. Ведь похоже, что здесь мы имеем дело с очередным проявлением печально известного закона Сода: «Если неприятность может произойти, она непременно случится». Но ведь на самом деле то же самое относится и к почти любому биологическому процессу. Миллиарды нуклеотидных оснований, тысячи генов, триллионы клеток, миллиарды людей... Мы с вами вовлечены в хитрую лотерею. Не может быть, чтобы в ней каждый раз все шло как нам хочется. Однако следует вспомнить, что этот процесс объединения расщепленных генов сохраняется практически неизменным на протяжении сотен миллионов лет эволюционной истории, используя систему, которая все это время остается почти одной и той же. Сам этот факт ясно дает понять, что преимущества усложненного устройства, наличия дополнительной информации и просто общей гибкости и адаптивности в полной мере окупятся, когда настанет черный денек.

Мы с вами — довольно крупные животные. Вероятно, поэтому нас обычно сильнее всего впечатляют животные, которые крупнее и сильнее нас. Что ж, оно и понятно. В конце концов, большая кошка вроде ягуара — и правда, создание весьма впечатляющее. Да к тому же ягуар — охотник, плотоядный зверь. А вот муравей по сравнению с ягуаром выглядит довольно жалко, даже если он принадлежит к кочевым муравьям — разновидности, широко распространенной в Центральной и Южной Америке. Конечно, есть в этих насекомых некое мрачное обаяние, но все равно человек не станет бояться того, кого запросто можно раздавить легким движением туристского сапога.

А вот целая колония муравьев-кочевников — совсем иное дело. Пожалуй, такая колония пожирает не меньше плоти, чем один ягуар. Увидев, как такие существа плотным потоком движутся на вас, сразу захочется удрать от них подальше.

Так же и с нашим геномом. В нем тысячи разновидностей молекул очень маленькой мусорной нуклеиновой кислоты особого типа1. Каждая разновидность играет освою роль в тонкой настройке генетической экспрессии. По отдельности их воздействия слабы. Но если мы посмотрим на общий результат, то окажется, что мы имеем дело с весьма впечатляющей армией.

Добро пожаловать в мир малых РНК, могучего войска кочевых муравьев нашего генома. Эти молекулы РНК имеют небольшие размеры: обычно — лишь от 20 до 23 нуклеотидных оснований в длину. Их можно представлять себе как «подталкивающие» молекулы, способные придавать дополнительную тонкую настройку процессам контроля генетической экспрессии.

На рис. 18.1 схематически показано, как вырабатываются эти малые РНК и как они действуют. Их порождают двунитевые молекулы РНК. Затем малые РНК соединяются с нетранслируемыми областями на концах информационных РНК, создавая новую двухцепочечную РНК. Появление этой двунитевой структуры, зависящее от взаимодействия одной мусорной последовательности с другой, оказывает на информационную РНК либо одно, либо другое воздействие. Новая структура может либо таргетировать информационную РНК, чтобы ее разрушить, либо затруднить для рибосом трансляцию нуклеотидной последовательности этой информационной РНК в белки. В обоих случаях результат, по сути, один и тот же: резко падает количество белка, синтезируемого на основе данной информационной РНК[69],2.

Рис. 18.1. Схема упрощенно показывает, как клетка создает два разных типа малых РНК из более длинных молекул РНК. Эти два типа малых РНК подавляют генетическую экспрессию по-разному, как показано в нижней части схемы.

Малые РНК, служащие триггерами разрушения молекул и информационной РНК, должны идеально соответствовать своим мишеням. Те же, которые лишь ингибируют трансляцию информационных РНК, гораздо более легкомысленны. Они соединяются с информационной РНК, даже если на ней соответствуют нужной мишени всего 6-8 нуклеотидов, расположенных подряд (это так называемая «посадочная последовательность», seed sequence[70]). В результате одна малая РНК может соединяться более чем с одним типом информационных РНК, замедляя трансляцию. Еще одно потенциальное следствие такой неразборчивости в связях: относительное содержание различных информационных РНК в клетке будет влиять на степень контроля каждой из них со стороны той или иной малой РНК. А значит, каждая малая РНК будет оказывать свое особое действие — в зависимости от того, какие из ее мишеней экспрессированы в клетке и каково соотношение количеств этих молекул-мишеней.