Секреты наследственности человека - Сергей Афонькин

Со временем накапливалось все больше фактов, говорящих о том, что заразное начало, индуцирующее синдром Крейцфельда — Якоба и прочие губчатые энцефалопатии, напрямую связано с аномальным белком в мозгу зараженных животных и больных людей. Поскольку возбудителя заболеваний обнаружить так и не удалось, в 1982 г. сотрудником лаборатории нейрологии, биохимии и биофизики Калифорнийского университета Стенли Прузинером была выдвинута смелая гипотеза, что инфекционным началом куру, скрепи и синдрома Крейцфельда — Якоба является сам этот белок!

Прузинер выделил его в чистом виде, экспериментируя с зараженными скрепи сирийскими хомяками. Позже, в 1997 г. он был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за исследование белкового возбудителя скрепи и аналогичных болезней. Тогда, в начале восьмидесятых годов, предположение о белке-возбудителе болезни нарушало все принятые в биологии каноны однако именно оно наиболее соответствовало всем накопленным к тому времени фактам.

Коварный белок назвали прионом (prion), переставив буквы в словосочетании «инфекционный белок» (INfectious PROtein). В 1985 г был открыт ген PRNP, в котором была записана информация о последовательности аминокислот в белке-прионе. Самое поразительное обстоятельство состояло в том, что этот ген обнаружили у людей, у всех млекопитающих (грызунов, жвачных, приматов), и даже у некоторых птиц (например, у кур). Это означало, что в природе существуют как минимум две формы соответствующего белка — нормальная, всегда присутствующая в мозгу людей и животных, и патогенная (которую и называют прионом). Именно последняя вызывает куру, скрепи и синдром Крейцфельда — Якоба.

Парадокс состоял в том, что информация о двух формах этого белка была записана в одном гене и обе эти формы имели одну и ту же последовательность аминокислот! Разница между ними состояла лишь в их определенной пространственной конфигурации — так называемой конформации. В частности, у «заразного» белка-приона примерно на 10 % меньше закрученных участков, чем у его без вредного собрата. К тому же, прионная форма белка хуже растворяется, и она более устойчива к разрушению ферментами. Казалось бы странно: столь малые различия и такие последствия!

Таким образом, постепенно вырисовывалась следующая странная картина. В мозгу животных и человека в норме присутствует некий белок, функции которого пока неясны. Его удается обнаружить также в легких, селезенке, мышцах, слюнных железах и кишечнике, однако, там этого белка в 10–15 раз меньше, чем в мозге. По-видимому, его роль в функционировании клеток не так уж и велика, поскольку мыши, у которых ген этого белка не работает, чувствую себя неплохо.

Редко и случайно в организме может появляться иная пространственная форма этого белка (прион). Она начинает накапливаться в мозге в виде так называемых амилоидных бляшек, которые, в конечном счете, и нарушают работу всей нервной системы. После специальной обработки этот патогенный белок виден на препаратах в виде тяжей и палочек. Именно так, редко и спонтанно, у людей возникает синдром Крейцфельда — Якоба. Выделенные в чистом виде прионы способны соединяться вместе, самопроизвольно образуя вытянутые палочки диаметром около одной стотысячной миллиметра. В каждой такой палочке содержится около тысячи молекул приона.

Попадая в другой организм, прион может вызвать появление таких же пространственных форм из нормальных белков, закодированных в том же гене, что и сам прион. Так случалось при ритуальном каннибализме на Новой Гвинее, при заражении людей препаратами гипофиза или при поедании мяса зараженных прионами коров. Иначе говоря, прион играет роль своеобразного «зародыша», влияющего на образование пространственных форм белка, чья первичная структура закодирована в гене PRNP.

Именно о таком кристаллическом зародыше прозорливо писал американский фантаст Курт Воннегут в своем романе «Колыбель для кошки». Там он описывал ситуацию, когда созданная учеными застывшая капелька воды, в которой молекулы были уложены необычным образом, привела в конечном счете к необратимой кристаллизации всей воды на планете. К. Воннегут так описывал этот феномен: «Теоретически „злодеем“ была частица, которую доктор Брид назвал „зародыш“. Он подразумевал крошечную частицу, определившую нежелательное смыкание атомов в кристалле. Этот зародыш, взявшийся неизвестно откуда, научил атомы новому способу соединения в спайки, то есть новому способу кристаллизации».

Точно таким же образом прион является как бы зародышем кристаллизации для цепочечной полимеризации «нормальных» белков, закодированных в гене PRNP. В пользу именно такой точки зрения говорит следующий факт. Если в здоровых мышей, содержащих как свой собственный, так и человеческий ген PRNP, ввести выделенный из коров прион (аномально уложенный белок), все инфицированные таким образом грызуны со временем заболеют губчатой энцефалопатией.

С другой стороны, вовсе лишенные гена PRNP мыши устойчивы к введению в их тело прионов. Этот факт подчеркивает, что введенный прион опасен не сам по себе, а лишь как «зародыш», изменяющий способ укладки «здоровых» белков. Любопытно, что размер такого «зародыша» примерно в сто раз меньше среднего вируса. Таким образом, на сегодняшний день прионы являются самыми маленькими инфекционными агентами на свете!

По-видимому, явление наследования определенной пространственной организации белков не является частным случаем, обнаруженным только при изучении губчатых энцефалопатий. Подобные явления уже замечены у низших грибов и обычных дрожжей. Феномен «прионизаций», состоящий в размножении белка-приона, может быть широко распространен в природе. Например, амилоидные бляшки, основу которых, по-видимому, составляют кристаллоподобные скопления прионов, присутствуют в мозгу людей, страдающих от болезни Альцгеймера. По данным врачей, это заболевание является самым распространением видом старческою слабоумия в США. Среди причин смерти в старости оно занимает печальное четвертое место. В частности, от нее страдает Рональд Рейган, и все американские врачи не в состоянии помочь своему бывшему президенту.

Теперь пора вернуться к карликам и гормону роста, который выделяли из трупного материала. В ряде случаев вместе с препаратом врачи, ничего не подозревая, вводили пациентам белки прионы, которые годы спустя вызывали у их подопечных болезнь Крейцфельда — Якоба. Однако нельзя же было в этой ситуации вовсе отказаться от лечения! Проблему удалось решить только с помощью методов молекулярной биологии, которые позволили наладить производство синтетического гормона. Однако различные его препараты появились не только в арсенале средств врачей, но и на черном рынке, в свободной продаже. Имеет смысл сказать об этом пару слов, поскольку с предложениями «подправить свой рост и фигуру» можно столкнуться и на просторах российского рынка медицинских препаратов.

Черный рынок гормонов

Впервые искусственный гормон роста синтезировали американцы. Произошло это в 1996 г. Первая попытка оказалась неудачной, поскольку была получена не точная копия гормона, а лишь его укороченный вариант (часть аминокислотной цепочки), который никак не влиял на рост. Гормоны роста, выделенные из животных, — быков, крыс, лошадей, и даже китов — тоже для терапевтических целей не годились (поскольку иммунная система человека распознавала их как чужеродные белки). Успеха в деле получения препаратов, содержащих гормон роста, удалось добиться только с помощью методов генной инженерии. Была применена стандартная стратегия. Человеческий ген гормона роста был выделен и после копирования вставлен в нить ДНК обычной кишечной палочки (симбиотической бактерии человека). Такие культивируемые вне организма бактерии стали «живыми фабриками» но производству гормона роста человека, который получил название рекомбинантного генотропина.

В настоящее время лидерами производства «синтетического» гормона роста являются американские фирмы Генетекс и Эли Лилли, общий доход которых от продаж этого препарата превышает 130 миллионов долларов ежегодно. На мировой рынок синтетических гормонов начинают выходить и другие фирмы, поскольку со временем методы генной инженерии становятся все более рутинными для специалистов в этой области. В наше время синтетический гормон роста выпускается под разными торговыми марками: Генотропин, Соматотропин, Соматасорм… Распространение этих препаратов, по крайне мере в США, контролируется Федеральной администрацией по вопросам питания и лекарств. Препараты, содержащие гормон роста, можно официально получить только по рецепту. Однако, поскольку в среде спортсменов-профессионалов и любителей накачивать мышцы на подобные препараты существует устойчивый спрос, они регулярно появляются на черном рынке. Его питают несколько источников, среди которых банальные кражи в упомянутых выше фирмах Генетекс и Эли Лилли занимают не последнее место.