Царская гетероплазмия

Никто в свое время и не заметил, что роль вещества гена подобно эстафете ДНК переняла у белков, хотя с того момента прошло уже полвека. Также довольно незаметно для людей случилась революция начала геномного миллениума, завершившаяся публикацией в 2003 г. почти полного генома человека. Третья революция свершается буквально у нас на глазах, и она носит название «Секвенирование следующего поколения» - Next Generation Sequencing (NGS). Суть ее заключается в необычайном по своим темпам ускорении и удешевлении процесса считывания цельного генома, на что на рубеже веков ушли миллиарды и годы напряженнейшей работы огромных международных коллективов ученых.

Сегодня они ставят перед собой гораздо более масштабные задачи. В конце прошлого года коллектив российских ученых под руководством академика К.Скрябина объявил о прочтении первого полного генома этнического русского. Чуть ранее Е.Рогаев сообщил о завершении работы по идентификации костных останков царевича Алексея и его сестры, по всей видимости Анастасии, которая единственная из сестер несла дефектный ген фактора свертываемости крови 1Х (F9). Тем самым она могла бы передать своему будущему сыну гемофилию, которой страдал ее брат. Именно эту мутацию передала своему правнуку британская королева Виктория, за что гемофилия и получила свое название «царская болезнь». Детализируя данные проведенного молекулярного анализа, Е.Рогаев и его сотрудники подтвердили у царевича наличие ранее обнаруженной у его отца гетероплазмии. Суть данного молекулярного явления можно пояснить на примере знаменитого слова «мир», писавшегося до революции в трех различных орфографических вариантах: мир, мiр и мvр (мур). Последний из них обозначал благовонное миро, получаемое из смолы миррового дерева, а первые два обозначали покой, отсутствие войны и «свет» -как в названии журнала «Вокруг света» и выражении «свет повидать». Два эти смысла хорошо нам понятны по знаменитому лозунгу «Мир во всем мире».

Нечто подобное этим орфографическим варианта молекулярные биологи обнаружили и у людей. Хорошо известно, что ДНК содержится у нас не только в хромосомах, но также и в митохондриях - «энергостанциях» цитоплазмы. Митохондриальная ДНК представляет собой замкнутое кольцо, состоящее из примерно 16,5 тыс. нуклеотидов, или «букв» генетического кода (16,6 Кб - ки-лобаз). У дочерей Александра III и его супруги Дагмар (Марии Фёдоровны) Ольги и Ксении в положении 16 169 оказались соответственно буквы С и Т (цитозин и тимин), а у сына Николая в одних митохондриях С, а в других Т (С/ Т). Наличие гетероплазмии в очередной раз было подтверждено в ходе анализа, проведенного коллективом Е.Рогаева, что в очередной раз доказало справедливость идентификации костных останков членов царской семьи.

Но данный факт оставался бы интересной и даже уникальной особенностью царской «голубой крови», если бы не оказалось, что гетероплазмия имеет большое диагностическое значение. Известные молекулярные онкологи Берт Фогельстайн (Vogelstein) и Николас Пападопулос (Papado-poulos) из Центра раковой генетики в Балтиморе провели сравнительный анализ митохондри-альной ДНК нормальных и опухолевых клеток. До сих пор задача определения всего митохондриального генома, состоящего из сотен, если не тысяч сходных копий ДНК, представлялась неразрешимой. Однако возможность быстрого и надежного «оцифровывания» с помощью методов массивного параллельного секвенирования (чтения) позволила подступиться к ее решению. Исследователи опровергли мнение о том, что ДНК митохондрий мало интересна из-за своей гомогенности. Выяснилось, что она весьма гетерогенна, вернее показывает высокий уровень гетероплазмии, различаясь по своей выраженности в клетках различных тканей. Вполне ожидаемо степень выявленной гетероплазмии была выше в раковых клетках. Немаловажен тот факт, что анализ опухолевой трансформации можно проводить в опухолевых клетках, циркулирующих в плазме крови, что ускоряет диагностику.

Новая информация, касающаяся вариабельности митохондриальной ДНК, очень важна для понимания процессов, протекающих в ходе эмбрионального развития, выявления специфических раковых маркеров, а также и для ускорения и удешевления криминалистических и иного рода экспертиз, связанных с анализом ДНК. Сегодня МВД многих стран уже накопили миллионные банки данных с хранящейся в них информацией о ДНК криминальных субъектов. Новый метод идентификации «царской» гетероплазмии ускорит и расширит сбор специфических данных подобного рода. Полученные данные помогут врачам представить масштаб потенциальной угрозы для населения со стороны «раковых» генов. Неплохо, если наконец-то будет решен вековой давности спор о том, какими - внутренними или внешними факторами -вызывается развитие опухолей.

В Балтиморе, кстати, показали, что митохондриальный геном человека характеризуется не одиночным (сингулярным) генотипом, а сложной смесью родственных генотипов. Похоже, что наши митохондрии не являются «Иванами, не помнящими родства», а ведут свое генеалогическое древо от бабушек и прабабушек, что впервые было показано на примере царевича Алексея и королевы Виктории. Просто поначалу ученые думали, что это единичный, а потому и мало интересный случай, эдакий молекулярный «взбрык», а оказалось, что митохондриальный геном чуть ли не сродни знаменитому воляпуку (Volapuk) - языку мира (созданному в 1879 г. немецким лингвистом И.Шлеером).

Игорь ЛАЛАЯНЦ, кандидат биологических наук.
По материалам Science, Nature.