Читаем Как ГМО спасает планету и почему люди этому мешают полностью

Многие наши гены (и ген, кодирующий инсулин, в том числе) очень похожи на гены свиньи. Похожи, но не идентичны: в мРНК человеческого инсулина на 88-й позиции стоит буква Г (гуанин), а в мРНК свиньи на 88-й позиции – буква А (аденин). Здесь поможет рисунок. Казалось бы, всего одна буква! В главе про избыточность генетического кода (глава 1.5, в которой неудачно обращались со словами) говорилось, что не всякие мутации вообще приводят к замене аминокислоты. Но в данном случае замена произошла очень неудачно: в результате вместо аминокислоты треонин молекулярные механизмы прочтут и добавят к растущей белковой цепи аминокислоту аланин[90]. Но и замена одной аминокислоты на другую могла бы быть не столь страшной – в конце концов некоторые аминокислоты достаточно похожи по своему поведению в составе белков. Но не в этом случае – треонин и аланин различаются по своим свойствам[91], и потому такая замена приводит к изменению молекулы. Получается, из-за совсем небольшой разницы, буквально в одну букву, свиной инсулин стал по форме отличаться от инсулина человеческого. А форма белка связана с его возможностями исполнять свою функцию. В общем, свинье ее инсулин подходит, а вот человеку уже не очень.

Чтобы лучше понять, как форма влияет на функцию, вообразите конструктор лего. Вот две его детальки. Одна отлично входит в пазы второй. А теперь мысленно у первой детали вместо круглых штырьков поставьте квадратные. Но у второй все еще останется разъем под круглые. Теперь ваши детали или не соединятся вообще, или потребуют больших усилий сжатия, чтобы соединиться хоть как-то. Белки стыкуются друг с другом и с различными веществами – лигандами – так же, как детали лего. Измени форму паза у одного – и вот уже второй не сможет в нее пристыковаться совсем или же будет делать это с большими сложностями. А значит, не будет создан или верно реализован некий микромеханизм. Очередная биологическая «шестеренка».

Чужеродный инсулин организму может очень не понравиться: у части пациентов при долговременном приеме животного инсулина бывают кожные реакции, развивается системная гиперчувствительность и даже инсулинорезистентность[92]. Инсулин от других животных подходит нам еще меньше свиного: различие между бычьим и человеческим инсулином составляет уже не одну, а три разные аминокислоты, а с инсулином овец – четыре[93]. Короче говоря, наше тело хотело бы видеть инсулин человеческий и торговаться оно не согласно.

Поэтому с развитием науки за дело взялись генные инженеры и биотехнологи. В начале 1980-х на рынок поступил первый инсулин человеческий генно-инженерный (он же рекомбинантный, он же биосинтетический) и очень скоро показал свои явные преимущества перед привычным животным инсулином. Новый ГМ-инсулин быстрее всасывался при подкожном введении, у пациентов снизилась частота побочных реакций, вызываемых инсулинотерапией – уменьшилось количество случаев аллергии на препарат и развития инсулинорезистентности[94]. Теперь спасителями человека стали не коровы и свиньи, а… бактерии! Хорошо знакомая нам всем кишечная палочка. Палочка-выручалочка биотехнологов. И как же это у нее получилось?

Мы уже сказали, что инсулин – это белок, а теперь посмотрим на его молекулярную структуру поближе. Итак, молекула инсулина состоит из двух белковых цепей, одна из которых содержит 21 аминокислоту (А-цепь), вторая чуть побольше – 30 аминокислот (В-цепь). Для белка это достаточно мало, поэтому аминокислотную последовательность обеих цепей смогли определить еще в 1950-х. Кстати, инсулин стал самым первым в мире белком, последовательность которого установили ученые[95][96].

Информация о том, как выглядит инсулин, поместилась в текст одного не очень длинного гена, который расположен на 11-й хромосоме человеческого генома[97]. По полученной с него мРНК несложно построить белок – с задачей справятся даже бактерии. Для более сложных белков бактерии уже не подходят. Но об этом мы поговорим в другой главе (глава 3. «Эй, бактерия, посторонись!»).

Существует несколько различных методов изготовления инсулина. За прошедшие годы технология была неоднократно улучшена, сменялись различные подходы. И даже внутри одного подхода шаги могут отличаться друг от друга в деталях. Рассмотрим один из вариантов.

Сначала в лаборатории получают ДНК-последовательность самого гена. Для этого ген можно выделить из клеток или синтезировать его искусственно буква за буквой in vitro (в пробирке)[98]. Итак, у нас есть ген и мы хотим, чтобы бактерии произвели по его инструкции человеческий инсулин. Но одного только гена мало, нам придется еще записать для бактерии команду его читать. Для этого перед нужным геном необходимо добавить еще один хитрый ДНК-фрагмент. Он называется промотор.

Перейти на страницу:

Все книги серии Подпишись на науку. Книги российских популяризаторов науки

Похожие книги

100 великих загадок Африки
100 великих загадок Африки

Африка – это не только вечное наследие Древнего Египта и магическое искусство негритянских народов, не только снега Килиманджаро, слоны и пальмы. Из этой книги, которую составил профессиональный африканист Николай Непомнящий, вы узнаете – в документально точном изложении – захватывающие подробности поисков пиратских кладов и леденящие душу свидетельства тех, кто уцелел среди бесчисленных опасностей, подстерегающих путешественника в Африке. Перед вами предстанет сверкающий экзотическими красками мир африканских чудес: таинственные фрески ныне пустынной Сахары и легендарные бриллианты; целый народ, живущий в воде озера Чад, и племя двупалых людей; негритянские волшебники и маги…

Николай Николаевич Непомнящий

Приключения / Научная литература / Путешествия и география / Прочая научная литература / Образование и наука
Агрессия
Агрессия

Конрад Лоренц (1903-1989) — выдающийся австрийский учёный, лауреат Нобелевской премии, один из основоположников этологии, науки о поведении животных.В данной книге автор прослеживает очень интересные аналогии в поведении различных видов позвоночных и вида Homo sapiens, именно поэтому книга публикуется в серии «Библиотека зарубежной психологии».Утверждая, что агрессивность является врождённым, инстинктивно обусловленным свойством всех высших животных — и доказывая это на множестве убедительных примеров, — автор подводит к выводу;«Есть веские основания считать внутривидовую агрессию наиболее серьёзной опасностью, какая грозит человечеству в современных условиях культурноисторического и технического развития.»На русском языке публиковались книги К. Лоренца: «Кольцо царя Соломона», «Человек находит друга», «Год серого гуся».

Вячеслав Владимирович Шалыгин , Конрад Захариас Лоренц , Конрад Лоренц , Маргарита Епатко

Фантастика / Самиздат, сетевая литература / Научная литература / Ужасы и мистика / Прочая научная литература / Образование и наука / Ужасы