Знание-сила, 2006 № 06 (948)

«Расистская» аминокислота

В своей книге «Тайны генетики. Люди и клоны», вышедшей в прошлом году, я писал, что люди неоднократно в своей истории «бежали» из Африки, растекаясь по просторам Азии и Европы, что сегодня подтверждается с помощью антропологических находок и памятью, записанной в нашем геноме. С уходом от палящего африканского солнца кожа наших предков светлела, в результате чего возникла в конечном итоге белая раса, или «бледнолицые»...

Ученые много спорят о том, что в нашей коже и той же сетчатке глаз делает меланин, то есть темный красящий пигмент (от пэеч. «меланос» — черный). В сетчатке он защищает светочувствительные клетки — фоторецепторы, палочки и колбочки — от излишней «засветки», которая может привести к их гибели. В сетчатке и коже меланина в 10 раз больше, чем в клетках других тканей, а в меланоме — в 100 раз больше, чем в норме!

Сегодня считается, что меланин защищает и ядра клеток кожи от излишнего ультрафиолета, облучение которым приводит к разрывам цепей ДНК и тем самым к раку. Стремление юных представительниц слабого пола загорать топлес приводит к переоблучению ультрафиолетом и повышению риска рака груди.

Но и без ультрафиолета плохо, потому что основное количество витамина D, который крайне необходим для нормального костеобразования и усвоения столь нужного им кальция, образуется в нашей коже именно при благотворном действии солнечных лучей. Нехватка кальция приводит к нежелательному остеопорозу. Жизнь человека и его здоровье вообще подобны кораблю Одиссея, несущемуся между Сциллой и Харибдой.

Меланин, как мы видим, пигмент очень важный, но строить на основе его количества в коже человека теорию превосходства одних рас над другими просто глупо. Синтез и накопление меланина у человека регулируются всего тремя известными в настоящее время генами, и мутации даже в одном из них приводят к разительным изменениям окраски кожных покровов.

И вот теперь новое, еще более точное, подтверждение молекулярной «правоты» данного утверждения. Есть такая линия мышей, которая за свою окраску получила название «агути» (agouti). Светлость ее окраски связана с дефектом в гене, который остается «включенным», давая песочных, а не темно-бурых мышек.

Ситуацию можно поправить, если беременным мышам начать давать хорошо известный витамин — фолиевую кислоту, которая с помощью метилирования выключает излишне активный ген. Метилирование—это так называемый эпигенетический, то есть «надгенный» механизм регуляции активности генов, а точнее — ее подавления.

Он заключается в том, что особые ферменты метилазы присоединяют метильные -СНз группы к цитозину ДНК, в результате чего последняя «выключается». Интерес к этому процессу и данному гену связан с тем, что он «задействован» и при... раке. Ученые надеются, что изучение этого механизма меланиновой окраски поможет понять одну из загадок онкобиологии.

Генетические системы окраски очень древние, или эволюционно «консервативные». Это лишний раз подтверждается тем, что наш ген, определяющий окраску, на две трети по своему «тексту» сходен с таковым у зебровой рыбки Danio rerio, являющейся подобно известной мушке дрозофиле одним из излюбленных объектов молекулярных биологов. У этой рыбки есть мутация golden — «золотая», — в результате которой три ее продольные черные полоски становятся золотистыми.

Происходит это в результате мутации гена, ответственного за синтез белка SLC, который встроен в клеточную оболочку-мембрану, формируя «селективный» канал, через который в цитоплазму поступают конкретные ионы-катионы, например, тот же кальций. Выделить у рыбки и прочитать ген не составило труда.

Не удивились ученые Ракового исследовательского фонда из города Херши (где производят известный напиток), штат Пенсильвания, и тому, что ген на 64 % гомологичен, то есть сходен по своей последовательности, человеческому. Белок SLC крайне важен для формирования меланосом, миниатюрных телец цитоплазмы, в которых идет синтез меланина. Ген его локализован в 15 хромосоме и имеет протяженность порядка 20 тысяч «букв» ген-кода (нуклеотидов).

Дело доходит даже до того, что если рыбкам «голден» ввести нормальный человеческий ген SLC, то их полоски из золотистых вновь становятся черными. Так с помощью человеческого гена оказалось возможным «лечить» рыбьи мутанты!

В результате мутации у «голден»- рыбки, приводящей к образованию молекулярной «точки», синтез белка SLC, состоящего в норме из 513 аминокислот, приостанавливается на 208-й. Белок получается малоактивным, и меланина образуется мало. У человека все по-другому, что лишний раз доказывает молекулярную «изощренность» различных подходов матушки природы. Пенсильванские онкологи сравнили «расовые» тексты гена у черных и белых. Для этого они взяли кровь у 203 афроамериканцев (негров) и 105 представителей Карибского бассейна, а также у белых американцев.

У африканских предков человечества в 111 положении от начала белка находится аминокислота аланин. Но потом она по мере продвижения наших «предтечей» в умеренные широты с гораздо меньшей инсоляцией и соответственно долей ультрафиолетовых лучей заменилась на аминокислоту треонин. Вот и вся разница между расами!

У африканцев и их потомков с черной и темной кожей, разбросанных по всему миру, 93-100% имеют аланин в 111 положении белка SLC, а у белых «доля» с треонином в том же положении достигает 98,7-100%. Именно это различие аминокислот определяет, что темнота кожи африканцев достигает 30 меланиновых единиц, в то время как у белых она стремится к нулю.

И вот новое открытие поможет не только разрешению старых бесплодных споров, но и — что гораздо важнее — нашему продвижению в понимании проблем молекулярной онкологии, иммунологии и смежных с ними дисциплин. А там появится и новое понимание сокровенных путей биологии человека и братьев его меньших...