Владимир Скулачёв - Жизнь без старости

Однако в конце концов внимание биологов привлекла и эта мрачная сторона жизни клеток. И оказалось, что в подавляющем большинстве случаев клетки умирают потому, что в них заложена смертоносная программа, запускающаяся в строго определенные моменты, при помощи строго определенных веществ и заканчивающаяся гибелью самой клетки. Это — программа самоликвидации клетки, названная биологами апоптозом. Причем реализация этой программы требует затрат энергии. Если клетку лишить энергетических ресурсов, то она не умрет так быстро, как собиралась. До определенного этапа работу смертоносной программы можно остановить и спасти «несчастную клетку». С помощью методов современной генной инженерии удается сделать клетку, которая вообще не способна к апоптозу. Для этого приходится выключить у нее определенные гены. То есть, как бы «хакнуть» программу клеточной смерти.

Сама программа смерти клетки уже неплохо изучена, об особенностях этого биологического механизма написаны тысячи научных статей. Оказалось, что здесь мы имеем дело с в чем-то даже элегантным и очень надежным каскадом химических реакций, приводящих к тому, что клетка аккуратно разбирает себя на части, используемые далее ее соседями в качестве строительного материала.

Удивительно, но практически все клетки организма оказались ужасными меланхоликами, постоянно готовыми самоубиться. Чтобы продолжать жить, они должны непрерывно получать извне сигнал: «Живи дальше!» В любой ткани есть особые внеклеточные белки, специфичные именно для этой ткани и отсутствующие в других тканях. Белки эти получили название ростовых факторов. Есть факторы роста мышц, печени, почек и т. д. В отсутствие этих факторов клетки нельзя культивировать вне организма: они быстро самоуничтожаются с помощью апоптоза. Успешно культивировать клетки животных научились тогда, когда стали добавлять соответствующий фактор роста в среду для выращивания клеток. В нашем теле апоптоз оказывается для органа гарантом того, что в нем не поселяться клетки из другого органа. Попав в почку, клетка печени не найдет в ней фактора роста печеночных клеток и покончит с собой, поскольку почечный фактор роста не заменит печеночного фактора. Здесь некому будет послать клетке печени сигнал «Живи дальше!».

Итак, в геноме любой клетки многоклеточного организма закодирован механизм её самоликвидации. Эта программа включается в ситуациях, когда клетка становиться ненужной или даже вредной для организма. В частности, если клетка поражена вирусом, такая самоликвидация помогает предотвратить его размножение и распространение. Программа клеточной самоликвидации совершенно необходима для здоровой жизни, а также для предотвращения «бунта» отдельных клеток, которые вместо честного выполнения своей работы на благо организма «сходят с ума» и начинают бесконтрольно разрастаться и делиться. Если это не предотвратить в самом начале, итогом такого клеточного бунта может стать известное всем страшное заболевание — рак.

По большому счету, существование программы смерти отдельной клетки ничего не доказывает (кроме разве что сущей безделицы: оказывается, природа умеет программировать живые объекты на смерть). Действительно, все наши клетки живут в составе многоклеточного организма и, как было сказано выше, гибель отдельных клеток может быть очень даже полезна этому организму. Например, если эта клетка — раковая. Или если это клетка хвоста головастика, которому пришла пора превратиться в лягушку. Никогда не задумывались, куда девается хвост в этом случае? Все очень просто: его клетки получают команду на апоптоз, и аккуратно самоликвидируются. Если бы не апоптоз, то у нас с вами, дорогой читатель, были бы, например, перепонки между пальцами как у человека-амфибии! Да-да, в определенный момент развития у человека между пальцами получаются перепонки, которые затем рассасываются при помощи апоптоза.

Но вот в чем загвоздка — существуют организмы, состоящие всего из одной клетки. Таковы бактерии, простейшие животные, вроде амеб, и давние друзья человека — одноклеточные грибы дрожжи. Если у этих тварей существует апоптоз, то это значит, что у них есть программа самоубийства всего организма, коль скоро в данном случае клетка и организм — одно и то же.

Программа самоуничтожения действительно была обнаружена у дрожжей, причем совсем недавно — в первые годы XXI века (кстати, главную роль в этом открытии сыграли российские биологи из МГУ, чем мы очень гордимся!) [300,321,266] [1] В квадратных скобках дана ссылка на научную статью Федора Северина и Энтони Хаймана, в которой, собственно и описан этот феномен. Полные данные статьи выглядят так: Severin, F.F., Hyman, A.A. (2002) Pheromone induces programmed cell death in S. cerevisiae. Current Biol 12, 7, R233-R235. То есть, приведены авторы, год публикации, название, курсивом — название научного журнала, в котором вышла эта статья, далее номер тома и номера страниц в этом журнале. В эпоху интернета любой желающий может найти сайт этого журнала и прочитать там эту статью, найдя ее по году и номерам страниц. Приводить полные данные в тексте книги неудобно, поэтому все ссылки пронумерованы и приведены единым списком в конце этой книги. Первая работа Северина и Хаймана стоит в нем под номером [300] Оказалось, что внешним сигналом, запускающим программу смерти, может быть феромон — вещество, выделяемое особями другого пола с целью привлечения партнера. Мы не будем здесь вдаваться в душераздирающие подробности полового размножения дрожжей — с ними можно познакомиться в части II (раздел II.1.3), но сформулируем главную мысль. Совершенно естественное вещество (феромон), запускающее половое размножение грибов, убивает дрожжевую клетку, если что-то идет не так в этом процессе. Причем делает это не потому, что оно само ядовито — его и образуются-то совсем ничтожные количества. Нет, дрожжи умирают потому, что феромон связывается с белком-рецептором на поверхности дрожжевой клетки и, тем самым, запускает сложнейший каскад «самораскручивающихся» реакций, в конце концов, приводящих к смерти этого одноклеточного организма.