Прочтенный недавно геном шимпанзе
поможет людям в борьбе с болезнями, к которым наши ближайшие родственники более
устойчивы, чем мы. Рак — одна из таких болезней (изображение с сайта www.genome.gov )
Испанские
ученые сравнили нуклеотидные последовательности генов, связанных с развитием
раковых опухолей, у человека и шимпанзе. Выявлено более 1500 различий.
Генетики полагают, что детальный анализ этих различий позволит найти причину
загадочной устойчивости обезьян к онкологическим заболеваниям.
Ежегодно
в мире около 6 млн человек умирает от рака. По прогнозам ВОЗ, эта
цифра через пару десятилетий может удвоиться. Причины рака многочисленны,
разнообразны и во многом загадочны. Медики различают более 200 видов
онкологических заболеваний, каждое из которых имеет свою специфику, однако у
них есть общая основа: неконтролируемое размножение клеток.
Причиной
заболевания могут стать самые разные нарушения сложнейших механизмов,
контролирующих деление клеток нашего организма, а также их апоптоз —
программируемую смерть (точнее говоря, самоубийство). Во многих случаях
непосредственной причиной рака являются мутации, возникающие в течение жизни в
отдельных клетках человеческого тела. Выявлено множество человеческих генов,
мутации в которых чреваты развитием злокачественных новообразований. В
большинстве своем это очень важные, совершенно необходимые для жизни гены,
отвечающие за целостность организма и не позволяющие отдельным клеткам забывать
о том, что главная их задача — функционировать на благо целого.
Помимо
прижизненных мутаций, происходящих в отдельных клетках взрослого организма,
большую роль в онкологии играет наследственная предрасположенность. Известен
ряд генов, определенные вариации (аллели) которых, передаваемые по наследству,
влияют на вероятность тех или иных онкологических заболеваний.
Известно,
что наши ближайшие родственники — шимпанзе и другие приматы — болеют
раком чрезвычайно редко. Причины тому могут быть разные: более здоровый образ
жизни, отсутствие характерного только для людей долгого «пострепродуктивного
периода» (вероятность рака растет с возрастом, а обезьяны умирают, не успев
состариться). Кроме того, устойчивость приматов к раку может быть обусловлена
генетическими причинами. Сравнив геном человека с недавно прочтенным геномом
шимпанзе, можно попытаться найти те генетические особенности наших родичей,
которые обусловили их невосприимчивость к одной из самых страшных для человека
болезней.
Хосе
Пуэнте из испанского Университета Овьедо и его коллеги из Испании и США
сравнили 333 человеческих гена, связанных с развитием раковых опухолей, с
соответствующими (ортологичными) генами шимпанзе. Выяснилось, что у шимпанзе
имеются ортологи всех этих генов без исключения (это еще раз подтверждает, что
гены, связанные с онкологией, относятся к числу жизненно важных). Для
сравнения, из 560 генов протеаз (белков, расщепляющих другие белки)
человека и шимпанзе 7 отсутствуют либо у одного, либо у другого вида.
Сходство
аминокислотных последовательностей белков, кодируемых вышеупомянутыми
333 генами, у человека и шимпанзе составляет 99,38% (что
соответствует среднему уровню сходства белков у наших видов). Тем не менее
между «онкогенными» белками человека и шимпанзе обнаружено 1542 различия
(под единичным различием понимается замена, утрата или вставка одной
аминокислоты). Любое из этих различий может оказаться важным, так что авторы
обеспечили себя и своих последователей достаточным объемом работы на долгие
годы.
Особого
внимания, по мнению авторов, заслуживает различие, обнаруженное в
гене p53. 72-ую позицию в белке p53 у шимпанзе (и, по-видимому, у
всех остальных обезьян) занимает аминокислота пролин, а у людей — аргинин.
Правда, не у всех. От 8 до 45% людей (частота аллеля варьирует у разных
народов) имеют «обезьяний» вариант белка с пролином в 72-ой позиции.
«Аргининовый» вариант белка p53 — чисто человеческое
новоприобретение, не встречающееся у обезьян. По некоторым данным, люди с таким
белком имеют повышенные шансы заболеть раком (хотя этот факт некоторыми
специалистами оспаривается и нуждается в дополнительной проверке).
Возможно,
аргинин в 72-ой позиции дает людям какое-то другое, пока неизвестное,
преимущество, более важное, чем повышенный риск онкологических заболеваний.
Когда дело касается ключевых белков, контролирующих базовые клеточные функции,
даже изменение одной аминокислоты может иметь множество разнообразных
последствий, и не так-то просто найти оптимальный компромисс между разнообразными
и противоречивыми «требованиями», предъявляемыми организмом и внешней средой к
каждому такому белку.
Источник : Puente X. S. et al.
Comparative analysis of cancer genes in the human and chimpanzee genomes ( Pdf, 196 Кбайт) // BMC Genomics 2006,
7:15.
