Биология экспрессии генов

Пора ближе познакомиться с тем, как включаются гены. (На самом деле за это могут отвечать сразу несколько различных факторов, но чтобы остаться в рамках обсуждения взаимосвязи разума и тела, мы не будем усложнять.)

Когда химический посланник (например, нейропептид) снаружи клетки (т. е. из окружающей среды) швартуется к клеточной стыковочной станции и проходит сквозь клеточную мембрану, он направляется в ядро, где натыкается на ДНК. Химический посланник модифицирует или создает новый протеин, а затем тот сигнал, который он принес с собой, транслируется в информацию, понятную внутри клетки. После этого он входит в ядро клетки через маленькое окошко и, в зависимости от содержания протеинового сообщения, ищет в ядре соответствующую хромосому (отдельный фрагмент скрученной в жгут ДНК, содержащий множество генов) – так же, как мы ищем нужную книгу на библиотечной полке.

Каждый из этих жгутов заправлен в протеиновый рукав, который действует как фильтр между информацией, содержащейся в ДНК, и остальной внутриклеточной средой ядра. Дабы выбрать нужный код ДНК, этот рукав нужно убрать или развернуть, чтобы увидеть ДНК (аналогично: чтобы прочесть книгу, снятую с библиотечной полки, ее нужно сперва раскрыть). Генетический код ДНК содержит информацию, ожидающую, что ее прочтут и активируют, чтобы создать соответствующий протеин. Пока протеиновый рукав не развернут, эта информация в гене не видна, и ДНК остается латентной. Это скрытое хранилище закодированной информации, только и ждущей, чтобы ее разомкнули или открыли. ДНК – словно каталог потенциальных возможностей, ожидающих команд для создания протеинов, которые регулируют и поддерживают каждый аспект жизни.

Как только протеин выбирает хромосому, он открывает ее, убирая внешнюю оболочку вокруг ДНК. Затем еще один протеин регулирует и приводит в состояние готовности всю генную последовательность внутри хромосомы (нечто вроде главы в книге), чтобы прочесть ее целиком, от начала последовательности до конца. Когда ген открыт, а протеиновый рукав снят и прочитан, регуляторный протеин читает ген, в результате чего происходит синтез очередной нуклеиновой кислоты, которая называется рибонуклеиновой кислотой (РНК).

Теперь ген становится выраженным, или активированным. РНК выходит из ядра клетки, чтобы войти в состав нового протеина согласно тому коду, который она в себе несет. Генная экспрессия реализовала скрытый потенциал РНК, хранящийся в виде чертежа, и сделала ее активной. Протеин, созданный геном, теперь может строить, входить в состав, взаимодействовать, восстанавливать, поддерживать – и вообще влиять на множество различных аспектов жизни как внутри клетки, так и снаружи ее. Рисунок 4–2 представляет общую схему этого процесса.

Подобно тому, как архитектор берет всю информацию, необходимую для возведения здания, из чертежей, организм берет все инструкции, необходимые ему для создания сложных молекул, которые поддерживают нашу жизнь и функционирование, – из хромосом нашей ДНК. Однако прежде чем архитектор прочтет чертеж, его нужно вынуть из тубуса и развернуть, а до той поры он представляет собой латентную (скрытую) информацию, ожидающую прочтения. С клеткой то же самое – ген остается инертным, пока не снят его протеиновый футляр и клетка не решает прочитать генную последовательность.

Рисунок 4-2A иллюстрирует эпигенетический сигнал, входящий на участок клеточного рецептора. Как только химический посланник воздействует на клеточную мембрану, другой сигнал в форме нового протеина идет в ядро клетки для выбора генной последовательности. Ген пока обернут в протеиновую оболочку, защищающую его от внешнего окружения, и чтобы его можно было прочитать, эта оболочка должна быть снята

Рисунок 4-2B иллюстрирует, как открывается протеиновый рукав вокруг генной последовательности ДНК, чтобы другой регуляторный протеин мог распаковать и прочитать ген в определенном месте

Рисунок 4-2C демонстрирует, как регуляторный протеин создает еще одну молекулу под названием РНК, которая организует трансляцию и транскрипцию кодированного генетического материала в протеин

Рисунок 4-2D иллюстрирует синтез молекулы протеина. РНК собирает новый протеин из отдельных строительных блоков, именуемых аминокислотами

Раньше ученые полагали, что для начала строительства телу нужна только сама информация (чертеж), поэтому большинство из них обращали внимание только на это. Они недооценивали тот факт, что весь каскад событий начинается с сигнала снаружи клетки, который на самом деле отвечает за то, какие именно гены для чтения выберет клетка внутри своей библиотеки. Этот сигнал, как мы теперь знаем, зависит от наших мыслей, выбора, поступков, пережитого опыта и чувств. Логично предположить, что если ты способен изменить эти элементы, то сможешь определить и свою генетическую экспрессию.