Одним из самых главных успехов мировой науки второй половины XX века стало открытие генетического кода – «словаря» всех живых организмов, переводящего наследственную информацию в молекуле ДНК на «язык» аминокислот — «строительных кирпичиков» белковых молекул.

Открытие такой очень элегантной вещи, как генетический код, оказалось вдохновляющим для биологов. С тех пор они частенько стали называть очередным кодом что-то, что, по их мнению, связывает структуру одних молекул с «устройством» других. Во многом такой подход оправдан, и, по мнению многих ученых,

не исключено, что жизнь – это набор хитроумных, чрезвычайно сложных и потому пока еще не известных «шифровальных систем». Поэтому во многом молекулярная биология нынешнего века будет посвящена их поиску.

Например, таким новым кодом несколько лет назад был объявлен алгоритм, с помощью которого клетки высших организмов «выбирают», какие белки им синтезировать. Давно было известно, что у этих организмов гены представляют собой набор «лоскутов» – несущие генетическую информацию участки молекулы ДНК (экзоны) разделены незначащими фрагментами (интронами). Когда в клетке с гена снимается «копия» в виде молекулы матричной рибонуклеиновой кислоты (мРНК), нужные экзоны вырезаются и «сшиваются» друг с другом, и далее по этой генетической «инструкции» производится тот или иной белок.

Особенность этого механизма, называемого альтернативным сплайсингом, в том, что в разных тканях организма и даже в зависимости от его возраста вырезаются-сшиваются разные экзоны, и, следовательно, с одного и того же гена могут синтезироваться разные белки. Именно поэтому у высших организмов синтезируется белков гораздо больше, чем есть у них генов. Но вот как клетка выбирает, что ей в своих мРНК «кроить» и «штопать», было непонятно. А знать это очень желательно хотя бы потому, что нарушения сплайсинга связаны с развитием разных болезней, и прежде всего рака.

В 2010 году специалисты по биоинформатике, работающие в канадском Университете Торонто, проанализировавшие огромный массив данных о молекулах мРНК из разных клеток и тканей тех или иных биологических видов, нашли «алгоритм», с помощью которого клетки делают свой выбор. Авторы работы назвали этот алгоритм «код сплайсинга».

Большой неожиданностью, впрочем, стало даже не обнаружение «кода сплайсинга» – было бы удивительным, если бы его не существовало.

Сюрприз в том, что новый код оказался индивидуальным для того или иного вида высших организмов, в то время как классический генетический код почти универсален для всего живого на Земле.

Разумеется, не обходится без вопросов — а можно ли менять «коды жизни», чтобы направленно управлять свойствами живых организмов?

С классическим кодом это уже произошло: недавно американские ученые впервые «отредактировали» его у бактерий, «научив» микробы производить несуществующие в природе белки. Ученые из нескольких научных центров США с помощью ухищрений изменили работу «дешифровальной машины» бактерии кишечной палочки, не трогая сам «текст» ДНК. Благодаря этому стало возможным встраивать в синтезируемые бактерией молекулы белков несуществующую в природе аминокислоту.

Можно ли будет когда-либо делать подобное в клетках человека – очень большой вопрос. Но зато люди могут влиять на другой код, «работающий» в нас – так называемый эпигенетический код, управляющий особой клеточной «памятью». Речь идет о молекулярных механизмах, управляющих работой генов, но не затрагивающих «текст» в молекуле ДНК. Их изучение стало одной из «горячих тем» науки о живом в последние годы.

Благодаря полученным результатам удалось понять, каким именно образом давно известные вещи — образ жизни человека, диета, привычки и даже эмоции влияют на «включение» или «выключение» самых разных генов. Более того, информация о том, какие гены и как будут «работать», может даже передаваться потомству.

Оказалось, что «дирижирование» нашими генами очень чутко связано с самыми разными факторами окружающей среды. И теперь, благодаря лавинообразно накапливающимся данным, вместо общего понимания пользы здорового образа жизни становится ясно, как конкретные вещи – физические нагрузки, ограничение калорий в рационе, отказ от курения – регулируют работу конкретных генов, связанных, например, с продолжительностью жизни.

И, возможно, в обозримом будущем врачи смогут «прописывать» пациентам эпигенетическую профилактику болезней. Конечно, все это не значит, что речь идет о грядущей нашей власти над своими генами – рассчитывать на это было бы наивно. Но уж по крайней мере постараться благодаря эпигенетике встретить старость физически активными и с не очень пухлой историей болезни в наших силах.