Едвін Кірк - Код людства. Дивовижна історія наших генів

Як ви бачили в попередньому розділі, ми маємо пари хромосом [13] У цьому місці можна не стримувати своє бажання повернутися назад і знову помилуватися моїми хромосомами. – пари, бо половину нашої генетичної інформації отримуємо від мами, а половину – від тата. А ми, своєю чергою, передаємо половину кожній своїй дитині. Отож одна копія хромосоми 1 від мами, друга – від тата, і так далі. Хромосома 1 найбільша. Вона складається приблизно із чверті мільярда основ і містить 2000 генів. Найменша, хромосома 21, має менше 50 мільйонів основ і містить лише пару сотень генів. Невдатна Y -хромосома трохи довша за 21-шу, але вміщує лише близько 50 генів.

Трохи ДНК є також поза межами ядра клітини: ми маємо другий геном, маленький (усього 16569 основ і 37 генів). Він живе в так званих мітохондріях – детальніше про них поговоримо пізніше.

Про гени ви, без сумніву, чули, бо це найвідоміша річ у геномі. Як я пояснював, їхня робота полягає в тому, щоб слугувати інструкціями клітинам, як робити білки, а ті, своєю чергою, виконують багато складних завдань, які треба робити клітині, щоб підтримувати життя і приносити щось корисне нашому тілу. Частка генів, яка транслюється у вироблення білків, становить лише 1–2 % всього геному.

Лишається доволі багато суперечностей щодо того, яка частина решти геному щось насправді робить. Деякі з негенних частин, безумовно, корисні й важливі. Наприклад, центромера, розташована на «талії» хромосоми, відіграє першорядну роль у тому, щоб копії хромосом ішли куди треба, коли клітина ділиться. Порушення порядку в цьому процесі тягне за собою важкі наслідки. На кінцях хромосом є структури під назвою «теломери», які створюють захисний ковпачок. Може, ви чули пісеньку Бернарда Бресслоу про пальці:

Хромосоми наче й не носять шкарпеток, але, як і з нашими ногами, погано, якщо вони зношуються на кінцях. Коли ми старішаємо, теломери й самі потроху стираються, поступово скорочуючись із кожним наступним діленням клітини. Часто в процесі розвитку ракових пухлин вони стають значно коротшими, ніж мали б бути, або зовсім зникають, залишаючи кінці хромосом незахищеними й вразливими до пошкоджень. Парадоксально, але згодом відбувається відновлення теломер: коли клітини трансформуються в злоякісні, їхні хромосоми знову набувають міцні теломери. Вони частина того, що робить ракову клітину «безсмертною».

Хоча частка генів, що кодують білки, становить лише 1–2 % геному, гени розподілені приблизно по чверті геному. Це пояснюється тим, що більшість генів є сумішшю двох типів послідовностей – інтронів та екзонів. Екзони кодують білки, тобто їхня послідовність визначає, які амінокислоти включати в білок, а також коли починати й зупинятися. Натомість інтрони нічого не кодують, і, хоча вони, без сумніву, таки для чогось призначені, ми досі маємо досить обмежене розуміння, для чого [14] Одна добре зрозуміла функція інтронів – дозволити тому самому гену продукувати різні варіанти свого білка, іноді з доволі відмінними функціями. Це робиться через «альтернативний сплайсинг» – деякі екзони не завжди використовуються, – отож існує послідовність, яка може бути чи екзоном, чи інтроном. Багато генів узагалі не роблять цього, але є деякі білки, які мають різні варіації залежно від способу сплайсингу. Інша функція інтронів – регуляторна – допомагати контролювати, коли й де ген вмикається. . Інтрони можуть бути справді величезними – в багато тисяч основ завдовжки. Іноді вони такі великі, що всередині інтрона одного гена вистачає місця для цілого іншого гена: як правило, спрямованого у зворотному напрямку, на іншому ланцюзі ДНК. Подвійна спіраль – це вулиця з двостороннім рухом.

У наведеному раніше шматку TBX20 ви можете бачити екзони й інтрони. Жирним виділені екзони; ділянки між ними – інтрони. Ви можете прочитати навіть деякі інструкції з функціонування геному, записані просто тут, у послідовності ДНК. На початку кожного інтрона є дві основи GT ; на кінці – AG . Разом GT і AG утворюють основну частину повідомлення для клітинного виробництва: «Тут інтрон. Непотрібний для білків – будь ласка, виріжте» [15] Це дещо спрощено. GT і AG – ключові частини повідомлення «Я ділянка сплайсингу», але основи довкола них також важливі. .

Яка частка геному людини дійсно щось робить? Що ж, ми досі цього не знаємо. У вересні 2012 року в рамках проєкту «ENCODE», який спирався на результати проєкту «Геном людини», одночасно вийшли 30 наукових публікацій. Залучення до співпраці такої кількості вчених так, що 30 підсумкових публікацій вийшли одночасно, справило, мабуть, не менше враження, ніж зміст самих публікацій. Консорціум «ENCODE» заявив, що вони знайшли функції 80 % геному. Більшість його начебто керує діяльністю інших ділянок – доволі бюрократичне бачення клітинної біології. Тоді було багато критики цього твердження, і дискусія триває. Нещодавно вийшла стаття, у якій стверджується, наче тільки 8 % геному насправді функціональні. Чималий розрив. Я не знаю правильної відповіді, але сумніваюся, що це лише 8 % чи аж 80 %.