Давайте представим, будто ваши клетки —
повара на кухне популярного ресторана.
Иногда ваш организм заказывает цыплёнка.
В другой раз — бифштекс.
Вашим клеткам нужно суметь произвести всё,
что потребует тело —
и сделать это быстро.
Когда поступает заказ,
шеф-повар заглядывает в поваренную книгу, вашу ДНК,
чтобы прочитать рецепт.
Затем он переписывает его
на листочек, называемый РНК,
и приносит его на разделочный стол, рибосому.
Там он превращает рецепт в готовое блюдо,
белки для ваших клеток,
следуя указаниям, которые он скопировал.
Но РНК для клетки — это нечто большее,
чем просто листочек, скопированный поваром
из кулинарной книги.
Она может пойти обратным путём и создать ДНК,
она может направить аминокислоты к нужной цели
или принять участие
в РНК-интерференции.
Подождите-ка!
Зачем РНК мешать самой себе?
Иногда клетке нет нужды превращать
все произведённые ею матричные РНК в белки,
или ей нужно уничтожить РНК, внедрённые в клетку
атакующим вирусом.
Допустим, кто-то на нашей клеточной кухне
решил отменить заказ,
или захотел чипсов вместо картошки фри.
Тогда за дело берётся РНК-интерференция.
К счастью, у ваших клеток есть идеальные ножи
для такой работы.
Когда клетка обнаруживает или производит
длинные молекулы двухцепочечной РНК,
она разрезает их с помощью белка
под названием дайсер.
Теперь эти короткие кусочки РНК
плавают внутри клетки
и подхватываются комплексами RISC,
или индуцируемыми РНК комплексами подавления экспрессии генов.
Они состоят из различных белков,
и самый важный из них — фермент слайсер.
Это ещё один метко названный белок,
и через секунду мы это объясним.
Комплекс RISC разрывает маленькие кусочки
двухцепочечной РНК пополам,
используя одну цепочку для нацеливания на парную мРНК,
выискивая кусочки, которые подходят друг другу
как половинки сандвича.
Когда отыскивается парная мРНК,
белок слайсер в комплексе RISC делает из него «нарезку».
Тогда клетка понимает,
что вокруг плавают странные кусочки РНК
необычных размеров,
и разрушает их,
не давая мРНК превратиться в белок.
Итак, вам даётся двухцепочечная РНК,
вы её разделываете,
она нацеливается на мРНК,
которая затем тоже нарезается.
Вуаля!
Вы предотвратили экспрессию генов
и уберегли себя от недовольных посетителей ресторана.
Но как же удалось обо всём этом узнать?
Этот процесс был впервые обнаружен в петуниях,
когда ботаники, в попытке вывести тёмно-фиолетовые цветы,
добавили в них ген, отвечающий за выработку пигмента.
Но вместо тёмных цветов
они получили цветы с белыми пятнами
и совсем без пигмента.
Вместо использования РНК, произведённой новым геном,
для создания дополнительного пигмента,
петунии задействовали её
в отключении выработки пигмента,
разрушив РНК из первоначальных генов
с помощью РНК-интерференции
и в итоге получив непигментированные белые цветы.
Учёные заметили похожее явление
у крохотных червей-нематод C. elegans,
и как только они догадались, что происходит,
они поняли, что РНК-интерференцию
можно выгодно использовать.
Хотите узнать, что будет,
если отключить определённый ген у червя
или мухи?
Устройте этому гену РНК-интерференцию —
и готово!
Экспрессия белка прекратится.
Можно подойти к делу творчески
и добиться такого же эффекта в системах органов,
отключив гены только в мозге,
или только в печени,
или только в сердце.
Выяснив, что произойдёт
при отключении гена в какой-либо системе,
вы сделаете важный шаг
к пониманию функции этого гена.
Но РНК-интерференция не только помогает понять,
как что-то происходит.
Она также может быть мощным средством терапии
и способом манипуляции
процессами в наших клетках.
Исследователи изучают
использование РНК-интерференции в медицине,
в том числе нацеливая её на опухолевые клетки
в надежде отключить гены, ответственные за рак.
Теоретически, наши клеточные «кухни»
могли бы подать на стол блюдо,
способное остановить рак.