Наука и жизнь, 2000 № 05 - страница 6

— О чем же тогда рассказывают остальные 95 процентов «чертежа»?

— Пока это большая загадка, предполагают, что там просто скопился «мусор», остававшийся в процессе долгой эволюции, начиная чуть ли не с бактерий. Пользуясь моментом, напомню еще два термина: участок ДНК, в котором записано устройство одного из многочисленных белков организма, — это ген, а все гены какого-либо организма — это его геном.

А сейчас, после вынужденного предисловия, попытаюсь ответить на ваш вопрос о технических приемах.

Если отвлечься от подробностей, которые, кстати, тоже очень важны и интересны, то можно сказать, что вся, как вы ее назвали, «молекулярная хирургия» основана на трех замечательных научных изобретениях. Они все были сделаны в последние десятилетия и все отмечены Нобелевскими премиями.

На рисунке представлена структура маленького фрагмента длинной двойной нити молекулы наследственности — ДНК, дезоксирибонуклеиновой кислоты. В этой главной молекуле всего живого четыре химических блока — четыре азотистых основания: аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т) и цитозин (Ц). Они чередуются в разных комбинациях, и по этому коду, строго узаконенному для всей живой природы, в клетке подбираются необходимые последовательности других химических блоков — аминокислот.

А из них, из 20 типов аминокислот, собираются тысячи и тысячи типов белковых молекул. Именно они определяют сложность и совершенство живого организма, удивительное многообразие протекающих в нем процессов.

Этот рисунок из нынешнего школьного учебника еще каких-то сорок лет назад был не более чем гипотезой. Ее экспериментальное подтверждение и разгадка генетического кода стали поворотом как в фундаментальной биологической науке, так и в практике наших взаимодействий с живой природой. Человек научился читать генетический код, раскрывая при этом, в частности, механизмы заболеваний и прокладывая новые пути борьбы с ними.

Изобретение первое. Примерно 35 лет назад Гар Гобинд Корана, работая, кстати, в Бостоне, в Массачусетском технологическом институте, научился синтезировать куски ДНК с желаемой последовательностью блоков-нуклеотидов. Проще говоря, он научился записывать в куске молекулярной нити необходимую наследственную информацию — конструировать искусственный ген.

— Каким же микроинструментом он вставлял в свою искусственную нить и сшивал нужные ему атомные блоки — нужные нуклеотиды? Ведь это же работа для Левши — соединять нуклеотиды поштучно…

— Никто, конечно, атомы пинцетом не берет и в цепочку их не вклеивает, наращивание полимерной цепи происходит в пробирке, причем сразу с большим количеством полимерных цепочек. В упрощенном виде все выглядит так.

В пробирку заливают раствор химического соединения с, так сказать, открытым первым нуклеотидом нужной вам цепочки, с Т, например. Затем в пробирку добавляется раствор следующего нуклеотида, допустим, Ц, он соединяется с первым нуклеотидом Т, и получается двухзвенный участок нити — ТЦ. После этого все оставшиеся свободные нуклеотиды из раствора отмываются, в него добавляется третий нуклеотид, предположим, А, и получается уже трехзвенный участок — ТЦА. Опять отмывка остатков, добавление нового нужного нуклеотида, и так до тех пор, пока не будет собрана вся задуманная цепочка.

— Как все гениальное ошеломляюще просто. Но сам процесс, видимо, сложный и очень долгий…

— Ситуация типичная для нашего времени: великое изобретение стало рядовой технологией. Сегодня в исследовательских лабораториях уже никто сам не синтезирует для себя нужные куски ДНК. Их заказывают в специализированных фирмах, которые используют полностью автоматизированные промышленные синтезаторы. Так что любые нужные цепочки нуклеотидов синтезируются сейчас без участия людей — автоматами, роботами. Заказы выполняются быстро, и стоит все это недорого.

— Любопытно, сколько же? Хотя бы порядок величины…

— Примерно 30 центов за нуклеотид, то есть несколько долларов за участок гена, чаще всего нужный в лаборатории — за так называемый праймер длиной в несколько десятков нуклеотидов.

— Так и бриллианты скоро начнут продавать по доллару за килограмм…