Кривое зеркало жизни. Главные мифы о раке, и что современная наука думает о них | страница 74

Генетика на уровне «один организм = один генотип» на бытовом уровне понятна. Даже далекие от науки люди рассуждают о генах цвета глаз или волос, не говоря уже о вечном вопросе молодых родителей: «На кого похож малыш?» Но стоит ввести в систему идею развития, как сразу же возникает много вопросов.

Зигота — самая первая клетка вашего организма, образовавшаяся в результате слияния сперматозоида и яйцеклетки, и тот человек, которым вы стали 20 лет спустя, имеют один и тот же геном, но как мало между ними общего! Клетки кожи одного человека похожи на клетки кожи другого, хотя генотипы у них разные, и совсем не похожи на его собственные нейроны. И наконец, детский вопрос: а что, собственно говоря, делает ген цвета глаз в печени, где никаких глаз нет и в помине?

Классическая генетика ответить на эти вопросы не могла. Но задумываться над ними ученые стали еще до выхода на молекулярные рубежи. В 1940-е годы британский биолог Конрад Уоддингтон предложил для описания формирования многообразия клеточных типов в организме метафору «эпигенетический ландшафт».

Представьте себе шарик на вершине горы. Изначально он может оказаться в любой точке у подножия, но по мере его продвижения вниз по склону число возможных траекторий будет неуклонно сокращаться и в конце концов останется один «высокоспециализированный» путь с единственным возможным исходом. Эта метафора неплохо описывала последовательную специализацию тканей в ходе эмбрионального развития, но ничего не говорила о механизмах, которыми достигается подобный эффект. Объяснить их (и то не до конца) биологи смогли лишь в конце ХХ столетия.

Оказалось, что гены в геноме содержат специальные молекулярные метки, чем-то похожие на хештег — разметку в социальных сетях. Упрощенно говоря, гены с меткой #печень будут активны в печени, а гены #нейрон — в головном мозге. Помните, в главе, посвященной геному, мы говорили о том, что разные его части упакованы с разной плотностью? Так вот, именно эпигенетические метки (привет Уоддингтону!) определяют, будет ли ген в данном типе клеток плотно упакован и спрятан, или он окажется доступен связыванию с белками транскрипционной регуляции и активен. Часть этих эпигенетических меток связана с химическими модификациями ДНК (метилирование остатков цитозина в гене приводит к его «выключению»). Другие изменения затрагивают белки гистоны. Присоединение к гистону остатка уксусной кислоты (ацетилирование) уменьшает его положительный заряд и приводит к ослаблению взаимодействия между белком и ДНК. В результате ген становится более доступным для взаимодействия с транскрипционными факторами — его активность возрастает.