Установлен факт переноса информации между растительными и человеческими генами

Фенотипическая функция группы генов, известная под названием «человек», немало преуспела в направленном изменении функций других генетических содружеств, начав в незапамятные времена с искусственной селекции организмов (животных, растений, насекомых и даже бактерий и дрожжей), и относительно недавно продолжив генной инженерией, то есть приступив к редактированию генов непосредственно

Какие формы примет эта деятельность перед лицом глобальных угроз (среди которых и массовое вымирание организмов, притом не обязательно техногенное: уничтожить все живое могут геоклиматические и космические катаклизмы), покажет время. Возможности тут огромные: от почти уже реальной реконструкции исчезнувших существ и генетического архивирования исчезающих до инсталлирования биоценозов в других уголках Вселенной в отдаленном будущем.

Раз человеческие гены способны перепрограммировать чужие, притом независимо от родства, будь то вирусная РНК или хромосома шимпанзе, почему бы не предположить обратное –

нечеловеческие гены, которые обмениваются информацией с человеческими?

Ведь все мы – люди, растения, животные, микробы – скорей не ступени пирамиды, а разные самореплицируемые складки одной молекулярной ткани, оккупировавшей в определенный момент истории Галактики крошечную по площади поверхность гравитационно-скомковавшихся отходов эволюции звезд.

Горизонтальный обмен генами (когда генетическая информация передается организму, не являющемуся его потомком) у прокариотов (одноклеточные живые организмы, не обладающие оформленным клеточным ядром) открыт уже давно – именно благодаря ему бактерии, притом не обязательно одного вида, обмениваются разным «опытом», помогающим, например, сопротивляться антибиотикам.

В случае эволюционно более продвинутых, сложных и генетически более «эгоистичных» эукариотов (особенно многоклеточных, к которым принадлежим и мы с вами) ситуация сложней. Внутри этого царства горизонтальный обмен тоже, как выяснилось в последние несколько лет, происходит, но его роль в эволюции существ, клетки которых содержат ядра, остается, в силу малой изученности, непонятной, хотя и чрезвычайно интригующей. В последнее время по мере накопления сведений, подтверждающих, что такой обмен действительно происходит, все чаще можно услышать мнение, что дальнейшее прояснение его роли может привести к смене научной парадигмы в биологии. 

Открытие, сделанное группой цитологов (специалистов, изучающих функционирование клеток) Нанкинского университета (КНР), работающих под руководством профессора Чжан Ченъю, парадигму пока что не меняет, но точно делает еще один шаг в этом направлении. Как было установлено ими в серии экспериментов,

гены растений могут перекодировать гены млекопитающих, в том числе, по всей видимости, и гены человека.

Об установленном факте горизонтального переноса генов между многоклеточными организмами различных царств – высшими растениями и высшими животными – биологи сообщают в статье, опубликованной сегодня в авторитетном журнале Cell Research (импакт-фактор 9,41), принадлежащем той же издательской группе, которая издает Nature.

Открытию предшествовало обнаружение растительных микро-РНК внутри человеческих тканей и в сыворотке человеческой крови, немало удивившее биологов, так как смотрятся они здесь действительно ни к селу ни к городу. Что могут делать чужеродные растительные гены, попавшие внутрь с пищей и, по идее, обязанные разрушиться в процессе переваривания. молекулярного разложения и сложных стадий последующего метаболизма, в наших внутренних тканях и жидкостях, где балом правит человеческая ДНК? Как выяснилось через некоторое время –

перепрограммировать определенные человеческие гены, менять их функцию и, таким образом, регулировать физиологию хозяина – того, кто их, собственно говоря, съел.

Микро-РНК принадлежат к классу коротких (всего 19-24 нуклеотида) некодирующих (то есть, не транслируемых в белки) РНК-молекул. Несмотря на то, что некодирующие РНК не содержат информации о структуре белков, в клетке они выполняют очень важные функции. Например, транспортные РНК переносят аминокислоты к месту синтеза белка, рибосомные РНК осуществляют процесс трансляции – считывают данные с большой матричной РНК, отпечатавшей «рецепт» белка, записанный в ДНК, и выстраивают пептидные связи между аминокислотами – базовыми блоками протеинов.

Микро-РНК, в свою очередь, умеют «стопорить» этот белковый процессор, то есть регулируют экспрессию генов, подавляя трансляцию и запуская деградацию матричной РНК, то есть заставляя определенный ген «замолчать».

Понятен повышенный интерес к микроРНК биологов и медиков: если команда «стоп» отдается некорректно, организм начинает испытывать или дефицит, или переизбыток определенных белков, поэтому разные микроРНК можно использовать в качестве биомаркера заболеваний, связанных, например, с нарушением обмена.

Исследованием сигнальных функций микроРНК и занималась группа Чжан Ченъю,

вдруг обнаружившая в образцах человеческих тканей и сыворотки крови помимо «родных» человеческих также и растительные микро-РНК.

Точнее – MIR168a, микро-РНК, обильно присутствующую в рисе и, как выяснилось, в сыворотке крови, взятой для исследований у китайцев. Оставалось ответить на вопрос, что делает, если делает что-то вообще, растительный ген в клетках человеческого организма.

Сразу спешим разочаровать сторонников теории заговора, уже представивших себе живописную картину чудовищных экспериментов по скрещиванию с рисом десятков тысяч добровольцев.

Для выяснения человеческих функций растительного гена MIR168a в лабораториях реальных использовался более эффективный инструмент – человеко-мышь.

Точнее – мышь, некоторые гены которой специально заменены на человеческие.

На этой стадии и был установлен факт программирования растением животного, заставляющий взглянуть на сказки про гостеприимных колдунов, превращающих людей в козлов с помощью вкусного обеда, с научной точки зрения.

Выяснилось, что рисовая микро-РНК MIR168a может выключать матричную РНК, транслирующую информацию о ЛПНП-рецепторе – важнейшем белке, опосредующем процесс захвата клеткой липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), которые являются одним из основных переносчиков холестерина (именно ЛПНП-холестерин называют «плохим» из-за его связи с высоким риском развития атеросклероза).

Перекодируя процесс трансляции, MIR168a подавляет экспрессию в печени гена LDLRAP1, что, в свою очередь, замедляет вывод лишних липопротеинов низкой плотности из крови мыши с человеческим геном LDLRAP1. Таким образом, растительный ген может регулировать экспрессию важного метаболического гена млекопитающего и, как следствие, перепрограммировать обмен веществ в его организме.

Факт, что растительные гены способны перепрограммировать белковый конвейер в клетках животного, таит в себе уйму интересных следствий, возможность которых физиологи тоже обязательно изучат.

Его потенциальное значение, как и других открываемых фактов матричного переноса, огромно.

Скорей всего, в случае конкретно человека, одним MIR168a и ЛПНП-рецептором горизонтальный перенос не ограничивается, заставляя предположить, что разные микро-РНК, поступающие в нас с различной пищей, притом не только растительного, но и животного происхождения, могут и по разному перепрограммировать гены едока.

Другими словами, потребляя еду, мы потребляем не только питательные вещества в виде белков, жиров, углеводов, витаминов и микроэлементов, то также информацию, что нашему организму с этими веществами делать. В этом смысле

формула «ты есть, что ты ешь» приобретает более глубокий смысл на уровне обмена не только вещества, но также кодов.