Журнал Наука и жизнь, 2000 № 01

И вот в 1997 году группа Тер-Аванесяна нашла такое доказательство. Опыт был поставлен в среде без ДНК. К Sup35 добавляли некоторое количество белка, находящегося в «аномальной» пространственной форме. Через некоторое время весь белок оказывался в «аномальной» конформации. Этот белок снова добавляли к «нормальному», и он опять переводил его в «аномальную» форму. Так повторялось много раз, пока доля исходного «аномального» белка не оказалась совершенно ничтожной, так что стало ясно: «аномальный» белок, образованный из «нормального», способен передавать свою пространственную форму другому, «нормальному», белку. Итак, был открыт новый механизм передачи наследственной информации — белковая наследственность.

Как ни странно, белок Sup35, на котором была открыта белковая наследственность, был для генетиков чем-то вроде «белого пятна» в науке. Ученые ничего не могли сказать о его функциях: зачем он нужен в организме? Но, вероятно, это был как раз тот случай, когда, как говорят, «идея носилась в воздухе». И вот, в то время как генетики занимались Sup35 с точки зрения его прионоподобных свойств, молекулярные биологи неожиданно пришли к разгадке его функций.

Когда девять лет назад началась эта история, никто из исследователей не мог предположить, что их работа приведет именно к выявлению функций белка Sup35. В то время Лев Львович Киселев и его коллеги из Института молекулярной биологии Российской академии наук занимались биосинтезом белков. В 1990 году известный американский ученый Т. Каски опубликовал статью, в которой описал белок, участвующий, по его мнению, в окончании процесса синтеза сложного вещества, состоящего из нескольких аминокислот, — полипептидной цепи. Однако этот белок был практически тождествен тому, структуру которого расшифровали наши ученые, но который, согласно нашим данным, участвовал не в окончании, а в начале указанного процесса. Не есть ли это противоречие здравому смыслу: два очень похожих белка не могут выполнять совершенно разные функции. Напрашивался вывод: Каски ошибся, его белок не заканчивал синтез, а участвовал в его начале. В 1993 году Л. Л. Киселев и его коллеги опровергают работу Каски, и уже в следующем году сам Каски подтверждает, что его выводы были ошибочны.

Какой же белок в таком случае завершает синтез? Теперь его поисками занялись уже российские ученые. И вот в 1994 году (как раз в то время, когда Рид Викнер выдвинул гипотезу о прионоподобных свойствах Sup35) наши исследователи опубликовали в журнале «Nature» структуру такого белка. Его назвали eRF1. Этот белок оказался весьма консервативным по структуре: у человека, лягушки и дрожжей его аминокислотная последовательность очень похожа (дрожжевой белок имеет свое имя — Sup45). Как только это выяснилось, стало очевидно, что другой дрожжевой белок, о котором уже шла речь, — Sup35 (дрожжевой прион) тоже может быть вовлечен в завершение синтеза полипептидной цепи. Действительно, годом позже (в 1995 году) группы Киселева и Инге-Вечтомова совместно с группой М. Филиппа из Реннского университета (Франция) открыли новую группу белков, получивших название eRF3. Среди них был и белок Sup35. Стало ясно, что Sup35 — один из двух белков, определяющих окончание белкового синтеза у клеточных организмов. Чуть позже группа Киселева доказала, что белки eRF3/Sup35 обладают ферментативной активностью: расщепляют одно из ключевых соединений клетки — гуазинтрифосфат (ГТФ). Открытие ферментативной активности дрожжевого приона Sup35 имеет большое значение, так как позволяет использовать биохимические методы для анализа прионных превращений, что ранее было невозможно.

Итак, на примере дрожжевого белка открыт новый принцип наследственной передачи признаков. «Белковая наследственность» — так назвали ученые свойство прионоподобных белков передавать информацию о своей пространственной форме без участия ДНК. Насколько широко распространено это явление? Прионоподобные белки уже обнаружены у некоторых грибов, возможно, в скором времени они будут найдены и у других организмов. Исследования на эту тему ведутся сейчас очень интенсивно. Пока даже сами ученые остерегаются делать прогнозы.

«Важно, что здесь мы имеем дело с передачей информации иного типа по сравнению с той, что передается через гены, а именно с передачей структурной, трехмерной информации, — говорит М. Д. Тер-Аванесян. — Это совершенно новый принцип, и это чрезвычайно важно для науки». Есть теория, что прионоподобные белки участвуют в формировании долговременной памяти человека. Если это действительно так, то белковая наследственность, возможно, связана с важнейшей функцией мозга.