К чему только, как неожиданно для меня самого выясняется из моих же собственных воспоминаний, я тем или иным боком не причастен! Почти чтó ни возьми, везде – я́; пусть не на первой, а на сто двадцать первой позиции, – но всё-таки я́, я́ и я́! Просто странно, удивительно и, прямо говоря, неприлично.

Вот напомню кое-что из того, в чём в предыдущих постах я уже обозначил свое присутствие. – Низвёл небезызвестные корреляции с уровня всемирных закономерностей до уровня артефактов. Пятнадцать лет самозабвенно работал в том же здании, где помещалась Лаборатория при Мавзолее В.И. Ленина. Обращался с открытым письмом к органам государственной власти по вопросу создания геронтологического Центра.

А, кроме того, – ещё масса всяких как бы подвигов и свершений: в области половых клеток и мейоза; в области метаболизма, в области самых ранних стадий эволюции…. ну и так далее: всё даже страшно вспоминать.

И сейчас – опять та же самая ситуация. Вы наверняка слышали про метилирование ДНК – ныне это очень модное словосочетание. Так вот, с чувством нескрываемой неловкости констатирую: моя кандидатская диссертация, выполненная в 1974–1977 гг – тогда, когда даже специалисты почти ничего не знали об этом процессе, – моя диссертация называлась «Изучение метилирования ДНК в животных тканях». Ну что вы тут скажете!

Положение как-то сглаживают два обстоятельства.

Во-первых, не я додумался заняться этой темой. Так сложилась международная обстановка. Поясняю.

В отличие от эукариотов, функциональная роль метилирования ДНК у бактерий была установлена ещё в 60-х годах ХХ века. Оказалось, что бактериальная ДНК-метилаза входит в т.н. систему рестрикции и модификации. Эта система – прообраз иммунной системы: ДНК-метилаза метит ДНК своей клетки, вставляя метильную группу в определённые сайты этой ДНК.

Второй компонент этой системы – ДНК-рестриктаза, которая специфична в отношении тех же сайтов: не атакует свою ДНК, поскольку у неё эти сайты прометилированы, и рвёт в таких же сайтах, но не помеченных метильными группами, чужую ДНК. Таким образом, система распознает «своё» и «чужое».

Очень важный момент практического значения: действуя на одинаковые молекулы ДНК, рестриктаза всегда образует один и тот же набор фрагментов этих ДНК (в отличие от беспорядочного действия других ДНКаз). Поэтому рестриктазы оказались незаменимым инструментом в генноинженерных исследованиях. По существу, именно с открытия рестриктаз и появилась генная инженерия.

Весной 1974 года, когда о об этой самой инженерии ещё мало кто думал, группа известных западных учёных опубликовала письмо-обращение. В нём указывалось на потенциальные опасности зарождающегося научного направления и содержался призыв наложить мораторий на соответствующие исследования.

Письмо сыграло прямо противоположную роль: интерес к данной тематике резко увеличился – особенно в нашей стране, – и количество работ по рестриктазам, другим эндонуклеазам, а также ДНК-метилазам стало расти лавинообразно. В «лавину» попал и я, как раз поступивший в том (1974) году в аспирантуру по биохимии.

Так что по первому пункту (выбору темы) моей заслуги нет. Как видно, и в самом деле всё решила международная обстановка.

Второй пункт менее однозначен. Метилирование ДНК я исследовал в ядрах, выделенных из клеток печени. Там был целый ряд методических сложностей, способных похоронить работу. Тем не менее, как ни странно, почти все основные её выводы оказались верными: это утверждения

а) о существовании в клетках животных не менее двух типов метилирования ДНК – связанного с репликацией (удвоением ДНК накануне клеточного деления) и не зависимого от неё;

б) об обратимости метилирования, т.е. о существовании и деметилирования ДНК;

в) о том, что метилирование ДНК у животных имеет отношение к регуляции экспрессии генов.

И только в одном была допущена ошибка – в том, ка́к влияет метилирование ДНК на активность генов. Вначале у меня наблюдалось ингибирующее действие первого на второе. Но в последних, решающих, экспериментах получилось, вроде бы, обратное – активирующее влияние метилирования ДНК на транскрипцию генов.

И я, под влиянием многочисленных литературных сведений о прямой корреляции клеточной активности с уровнем метилированности ДНК, склонился к последнему варианту. Как потом (лет через 10–15) выяснилось, напрасно. Сейчас общепринято, что метилирование ДНК инактивирует подвергающуюся ему область генома.

Если эта моя ошибка кого-то утешет и успокоит, я буду рад.

Скажу больше: я не предполагал масштабы регуляции генома путём метилирования ДНК. Да, наверно, и никто не предполагал.

А сравнительно недавно появилось представление о прямо-таки стратегической роли этого процесса: он стал считаться ведущим способом эпигенеза. Что это такое?

Помните, на биологии (если вы изучали её в вузе) говорилось о спорах между сторонниками преформизма и эпигенеза, происходившими лет сто пятьдесят тому назад? Преформисты утверждали полную нелепость: будто в зародышевых клетках сидит уже готовый человечек со всеми ему полагающимися органами и системами, так что последующее развитие – это просто увеличение масштабов того человечка.

Сейчас вполне очевидно, что на самом деле эмбриональное развитие многоклеточного организма из единственной клеточки представляет собой эпигенез. Это значит, что в ходе многочисленных делений образующиеся клетки всё более и более отличаются друг от друга – несмотря на то, что содержат один и тот же набор генов.

Это значит также, что имеются некие механизмы, которые стоят как бы над генами (отсюда – эпигенез) и определяют, какие из них должны быть активными в тех или иных клетках.

И вот метилирование ДНК признано теперь этим самым механизмом. Иными словами, специфичность клетки определяется тем, каким образом распределены метильные группы (вводимые ДНК-метилазами) между всеми частями генома. По мере развития это распределение меняется строго определённым образом.

Но, в свою очередь, и ведь это чем-то управляется! Чем? – Видимо, специальными белками-администраторами – типа факторов Яманаки, – которые появляются на сменяющих друг друга стадиях развития клеток и определяют доступность разных отделов генома для ДНК-метилаз и ДНК-деметилаз (если последние существуют).

Хотя точный механизм удаления из ДНК уже введенных метильных групп до сих пор точно не установлен, метилирование обратимо. Видимо, именно с этим связано перепрограммирование клеток, которое стало впечатляющим достижением клеточной биологии наших дней.

Так, чтобы превратить зрелую (например, гладкомышечную) клетку в стволовую той или иной степени потентности, надо тем или иным способом заменить в клетке белки-администраторы гладкого миоцита на белки-администраторы интересующей нас стволовой клетки. Это приведёт к изменению распределения метильных групп в геноме и установлению нового (или хорошо забытого старого) спектра активных генов.

Но не надо считать, во-первых, что эти фокусы можно производить с любыми зрелыми клетками. Я полагаю, что решающим фактором является состояние ядерного материала и в целом ядра этих клеток. Если ядро резко модифицировано – например, разбито на сегменты (как у нейтрофильных лейкоцитов), перепрограммирование вряд ли возможно.

Во-вторых, не надо рассматривать превращение зрелой клетки в стволовую как омоложение. Это только изменение расположения метильных групп в геноме, которое, видимо, не влияет на по-настоящему возрастные повреждения хромосом.

Я по-прежнему считаю, что омоложение происходит (лишь?) в мейозе.