А что им остаётся, если научная работа в наши дни всё больше становится похожа на любое другое производство? Благодаря развитию технологии секвенирования (расшифровки последовательности ДНК) учёные уже открыли почти все гены, но вопросы остаются. Знать нуклеотидную последовательность гена не то же самое, что понимать его функцию. Специальные компьютерные программы умеют строить информативную структурную модель белка, синтезируемого с того или иного гена, но и её не всегда хватает для понимания того, какую роль этот белок играет в организме. Ещё один способ — «сломать» исследуемый белок и посмотреть, что будет. С этой целью генетики создают животных-мутантов, у которых в последовательность гена внесены изменения, выводящие его из строя.
Маленький бонус для исследователя — возможность самому назвать найденный им ген или обнаруженную в нём мутацию. По сложившейся практике название гену можно давать любое, кроме нецензурных, но хороший тон требует, чтобы оно по возможности отражало его функцию.
Что приводит к появлению, например, таких генов, как…
«Железный дровосек» (Tinman). В сказке «Волшебник Изумрудного города» девочка Элли, унесённая ураганом в волшебную страну, встречает там необычных помощников, в том числе Железного Дровосека, страдающего от того, что у него «нет сердца». Ген tinman отвечает за развитие у дрозофилы сердца: внесение мутаций в него приводит к гибели трансгенных плодовых мушек, так как сердце у них не развивается.
«Кен и Барби» (Ken and Barbie). У этих кукол всё как у людей: и голова, и руки, и ноги, — но всё же чего-то не хватает. У мушек с дефектом в гене ken and barbie не формируются наружные гениталии, причём как у самцов, так и у самок: они развиваются не полностью и остаются внутри тела. В человеческом геноме его аналогов нет, что радует.
«Сверхзвуковой ёжик» (sonic hedgehog). SHH, sonic hedgehog, — это ген, кодирующий один из трёх белков семейства hedgehog («ёжиков»), названный так в честь героя популярной видеоигры Sonic the Hedgehog, вышедшей в 1990-е годы. (Строго говоря, sonic hedgehog — это «ёжик со скоростью звука», но в переводе отечественных геймеров он стал сверхзвуковым). Ген sonic hedgehog, играющий ключевую роль в органогенезе млекопитающих, впервые найден всё у той же дрозофилы. Продукт гена в числе прочего влияет на то, как будет сегментировано тело плодовой мушки. У эмбрионов дрозофил, у которых этот ген выключен, по всему телу формируются маленькие шипики.
«Дешёвое свидание» (cheap date). Что такое — дешёвое свидание? Это когда мужчина, которому лень ухаживать и очаровывать, пытается пойти простым путём и как можно скорее напоить девушку «до кондиции». Идеальная партнёрша для такого кавалера — самка дрозофилы с мутацией в гене cheapdate: у неё повышенная восприимчивость к алкоголю.
«Клеопатра и змея» (Cleopatra and Asp). Как известно, шекспировская Клеопатра покончила с собой, «самоукусившись» ядовитой змеёй. Если у зародыша дрозофилы мутантный белок Cleopatra провзаимодействует с белком, кодируемым геном Asp, то исход будет летальным.
«Гамлет» (Hamlet). Этот ген обязан своим названием гамлетовскому вопросу «Быть или не быть?», в оригинале — «To be or not to be?». У дрозофил ген hamlet влияет на развитие клеток, вовлечённых в формирование мышечной ткани и носящих название IIB, или, для любого понимающего по-английски читателя, «ту би».
«Амонтильядо» (amontillado). И вновь литература. В «готическом» рассказе Эдгара По под названием «Бочонок амонтильядо» герой заживо замуровал своего ничего не подозревающего обидчика в стене. У мушек ген amontillado отвечает, в частности, за выработку ферментов, необходимых для вылупления личинок: если он подавлен, личинка останется, скорее всего, «замурованной» в своём яйце. Кроме того, мутация гена
amontillado снижает в личинках способность к поведению, необходимому, чтобы вылупиться (мотание головой, работа челюстями).
«Ариадна» (Ariadne). Тесей уцелел в лабиринте Минотавра благодаря влюблённой в него Ариадне. Она дала герою свитую в клубок нить, по которой он смог вернуться к выходу из лабиринта. Когда в эмбриональной фазе у мушек формируются нейроны, то при мутации в гене ariadne они в процессе ветвления не могут «дотянуться аксонами» до целей, которые следует иннервировать.
«Швейцарский сыр» (swiss cheese). Мозг — это не одни лишь нейроны, его структуру формирует много других видов клеток, в частности глиальные. Из мембран глиальных клеток вокруг нейрональных отростков — аксонов формируется миелиновая оболочка. Это структура, позволяющая значительно ускорить проведение сигнала от аксона к аксону. Белок, кодируемый геном swiss cheese, регулирует активность глиальных клеток: у мушек с мутацией в этом гене глиальные клетки чересчур «усердно» оборачивают аксоны, что приводит к гибели нейронов. В результате в мозге мутантной мушки появляются пустоты — дырки, как в швейцарском сыре.
Супермен, Кларк Кент и криптонит. Кто такой супермен, пояснять не надо. Кларк Кент — так его зовут, когда он живёт среди людей, искусно изображая журналиста — растяпу и неудачника. Ну а криптонит — это фантастическая субстанция, которая лишает супермена сил, чем и пытаются воспользоваться «плохие парни».
Мутации генов могут быть не только связанными с изменением последовательности нуклеотидных групп в ДНК, но и эпигенетическими, когда последовательность нуклеотидов в ДНК сохраняется, но меняется, например, степень её скрученности, что тоже влияет на её функционирование. Именно эпимутациям обязан своим названием ген SUPERMAN. Он обнаружен в растении Arabidopsis thaliana (почти такой же популярный объект генетических исследований, как дрозофила), где регулирует соотношение тычинок и плодолистиков в цветке. Растение имеет несколько аллелей гена SUPERMAN — различных форм гена, расположенных в одинаковых участках гомологичных хромосом. При эпимутации в одном из аллелей у растения появляется почти вдвое больше тычинок по сравнению с немутантным. Этот аллель называется «супермен». При эпимутации в другом аллеле тычинок окажется тоже больше, чем в диком растении, но значительно меньше, чем в первом случае, за что этот аллель и называется clark kent. Если же ДНК-последовательность гена SUPERMAN подвергнется воздействию одного из ферментов метилтрансферазы (отвечает за присоединение метильных групп к нуклеотидным остаткам), то изменится степень скрученности спирали и эффекты гена будут подавлены. Этот фермент логично назвали криптонитом.
Не исключено, что шуткам биологов, называющих обнаруженные ими гены безо всякого уважения, в скором времени придёт конец. В 2006 году серьёзная организация HUGO (Human Genome Organization) объявила им войну. Дело в том, что многие из генов, носящих, милостью своих «крёстных», смешные и несерьёзные названия, встречаются не только у безответных мушек, рыбок и растений, но и у людей, и мутации в них связаны с серьёзными человеческими заболеваниями. Шутливое название может задеть чувства подобных пациентов и их близких, считают специалисты из HUGO.
Ген, мутация которого связана с отсутствием чувства юмора, пока не обнаружен.
P.S. Отдел корректуры предупреждает.
По сложившейся практике и вопреки словарной норме биологам разрешается употреблять слово аллель в мужском роде. Но больше — никому! По правилам русского языка аллель — «она».
