Знание-сила, 2009 № 10 (988)

Крабы с цинковыми пальцами

Сергей Ильин

Группа швейцарских ученых как будто бы выяснила, почему одни люди сильнее поддаются страху, стрессу или депрессии, а другие меньше. Эта предрасположенность к страху и депрессии опять оказалась связанной с генами. В данном случае с генами из семейства KRAB-ZFP.

КРАБ — это сокращение английских слов Krupel Associated Box, то есть что-то вроде «ящика, ассоциированного с геном Крупеля». А кто такой ген Крупеля? Это так называемый ген промежутка. Его открыли, изучая эмбриональное развитие плодовой мушки дрозофилы. Ученые проследили за развитием эмбриона и выяснили, что в этом развитии бывают нарушения: отдельные сегменты тела эмбриончика срастаются без промежутка. Такие нарушения обычно говорят о мутации в структуре какого-нибудь гена. Ученые сумели заглянуть и в гены дрозофилы. Оказалось, что отсутствие нужного промежутка и в самом деле вызвано мутацией в определенном гене. Ген этот они и назвали «Крупель», потому что они были немецкие ученые. Если бы они были английские ученые, этот же ген сейчас назывался бы nipple, что по-русски означает «калека, урод».

Позднее гены, подобные Крупелю, были обнаружены и у других живых существ, в частности у мыши. И у человека тоже. Оказалось, что все эти гены объединены типом их работы. Обычно ген содержит в себе инструкцию для построения какого-то определенного белка. Эта инструкция «переписывается» с гена на подсобную молекулу РНК, и та уносит ее к клеточным «фабрикам», где белок, согласно этой инструкции, и строится. Но если все гены клетки будут все время выдавать свои инструкции, в клетке образуется среди прочего много таких белков, которые ей в данный момент не нужны и даже вредны, потому что мешают работе нужных белков. Необходим кто-то, кто в каждый данный момент будет ненужные гены выключать. Вот это и есть задача генов КРАБ.

Из этого видно, что гены КРАБ подавляют работу других генов. Поэтому они еще называются «репрессорами». Понятно, что, подавляя работу других генов, тоже можно влиять на организм. Эмбрион дрозофилы — хороший тому пример: если ген Крупеля у него испорчен, он не останавливает вовремя какой-то ненужный ген, и тот указывает делать лишние белки, из-за которых у эмбриона зарастает промежуток между сегментами. А был бы ген Крупеля в порядке, промежуток образовался бы, как положено. Поэтому его и назвали «ген промежутка».

Биохимики определили, что все гены семейства «крабов» являются «репрессорами», когда проанализировали белки, производимые по инструкциям «крабов». Этот анализ показал им, что белки всех «крабов» имеют так называемые «цинковые пальцы» (три латинские буквы ZFP после названия этих генов как раз и означают zinc finger protein, то есть «протеины с цинковыми «пальцами»). В состав белков всех этих генов входит одна или несколько особых групп атомов, каждая из которых имеет форму двух расставленных пальцев (в центре каждой такой группы стоит удерживающий атом цинка, отсюда ее название), и эти «пальцы» имеют такую химическую структуру, что могут в точности прилегать к тому или иному участку ДНК, как перчатка к руке. И как перчатка руку, закрывать этот участок, то есть находящийся на нем ген, подавляя его работу.

Итак, «крабы с цинковыми пальцами» — это гены-репрессоры, и их действие способно существенно менять работу других генов, а через это влиять на характер работы целых органов и организма в целом. И вот тут мы возвращаемся к недавнему открытию швейцарских ученых. Они искусственно вывели породу мышей, у которых гиппокамп (участок мозга, отвечающий за кратковременную, оперативную память) потерял способность производить вещество, необходимое для работы определенных «крабьих белков с цинковыми пальцами». Затем они поместили этих мышей и мышей, у которых такое вещество производилось, в стрессовую ситуацию — нанесли им удар током. Когда они вернули их в клетки, то нормальные мыши очень быстро отошли от стресса, а мыши, не имеющие в мозгу упомянутого вещества, отойти от стресса не сумели и еще долго оставались подавленными, испуганными и не могли решить простейших мышиных задач.

Выходит, что способность выходить или не выходить из депрессии зависит от того, действуют на мозг «крабьи» белки или не действуют. Можно думать, что если белки и действуют на мозг, но у разных мышей немного по-разному, то такие мыши тоже будут отличаться по отношению к депрессии, хотя и не так радикально, как в швейцарском эксперименте. А поскольку семейство генов КРАБ, как показали исследования, действительно содержит много генов, несколько отличающихся друг от друга и соответственно порождающих несколько разные белки, то можно думать, что различное поведение разных мышей по отношению к стрессу и депрессии вызвано именно этим различием «крабьих» генов. А может быть, наше с вами различное поведение — тоже.