Один ген – один белок… нет!

До недавнего времени концепция «один ген — один белок» была догмой генетики. Связь между физической сущностью гена и образованием белка была впервые установлена в 1902 году Арчибальдом Гарродом (Archibald Garrod). Он был лекарем, чьи пациенты страдали от страшной болезни, получившей название алькаптонурии. У этих людей образовывалась моча, которая темнела на воздухе. Темный цвет мочи определялся присутствием в ней избытка одного из побочных продуктов метаболизма — гомогентизиновой кислоты. У пациентов отсутствовал фермент, разрушающий этот побочный продукт метаболизма. Доктор Гаррод заметил, что эти люди часто были потомками от близкородственных браков. Взгляды Грегора Менделя (Gregor Mendel) о рецессивных и доминантных признаках были к тому времени хорошо известны. Доктор Гаррод предположил, что это заболевание вызывается рецессивным геном, в результате чего организм не способен вырабатывать соответствующий фермент.

Высказывание «один ген — один фермент» все же не является окончательно верным. Конечно, зная структуру белка, теоретически можно узнать структуру гена. Однако оказалось, что данный ген может кодировать не один белок. Окончательная структура белка зависит от пути модификации мРНК после транскрипции. В течение этого процесса интроны могут превратиться в экзоны, и наоборот. Феномен, посредством которого данный определенный ген может содержать информацию и определять образование более чем одного белка, получил название альтернативного сплайсинга генов.

Вы можете спросить себя: почему же все так происходит? Почему бы клетке не иметь гены для каждого белка? Да, это создает определенные трудности для биоинженера. Мы хотели бы получать все белки непосредственно на основе ДНК, не задумываясь о путях, по которым клетка может направить процесс трансляции. Однако альтернативный сплайсинг генов объясняет, каким образом геном человека, который включает около тридцати тысяч генов, может кодировать примерно в десять раз больше белков.

Принятие «решения», сохранять или нет молекулы мРНК, по-видимому, зависит от внешних условий. Рассмотрим, например, лимфоциты — клетки, которые образуют антитела и тем самым принимают активное участие в иммунитете. К незрелым лимфоцитам относятся лимфоциты, которые не подвергались воздействию бактерий или каких-либо иных антигенов. Антитела, образуемые незрелыми лимфоцитами, прикреплены к поверхности клетки. Однако после того, как лимфоцит встречается с мишенью для своих антител, он начинает выделять антитела наружу. Клетка сначала использует форму мРНК, которая кодирует антитела, находящиеся на поверхности клетки. В присутствии антигена клетка переключается на альтернативный путь сплайсинга, в результате чего структура белка несколько меняется, и образуется белок, который секретируется клеткой в виде антител. Фантастика!


Оставить комментарий

Ваш комментарий