Ген. Очень личная история - Сиддхартха Мукерджи

Стюартом Уильямсом и неутомимой Сарой Чалфант, которые впервые увидели эту книгу через крошечное окошко двухабзацной заявки на публикацию, вы придали «Гену» облик, форму, ясность, весомость и безотлагательность. Спасибо!

Словарь терминов

Аллель. Вариант, альтернативная форма гена. Обычно появляется в результате мутаций. У гена может быть множество аллелей, и они могут обусловливать фенотипические вариации.

Белок (полипептид). Химическое вещество, по сути представляющее собой цепочку аминокислот, которая строится в ходе трансляции гена. Белки выполняют основную массу функций в клетке, включая передачу сигналов, механическую поддержку и ускорение биохимических реакций. «Работа» генов чаще всего сводится именно к предоставлению программ, инструкций для синтеза белков. После трансляции белки могут модифицироваться химически – присоединением небольших молекул вроде фосфатов, сахаров или липидов.

Ген. Единица наследственности; обычно это участок молекулы ДНК, кодирующий белок или специфическую РНК (в особых случаях гены изначально представлены и переносятся в форме РНК).

Геном. Совокупость всей генетической информации организма. В состав генома входят: гены, кодирующие белки; гены, не кодирующие белки; регуляторные области генов; последовательности ДНК с неизвестными пока функциями.

Генотип. Совокупность генетической информации организма, определяющая его физические, химические, биологические и интеллектуальные характеристики (см. Фенотип).

ДНК. Дезоксирибонуклеиновая кислота – химическое вещество, выступающее носителем генетической информации у всех клеточных организмов. Обычно она представлена двумя спаренными, взаимодействующими по принципу комплементарности нитями. Каждая из них представляет собой цепочку из химических звеньев, сокращенно называемых А, Ц, Т и Г[1193]. Гены – участки этой цепочки, которые организованы и «считываются» по принципу «генетического кода»; информация, закодированная в последовательности ДНК-звеньев, сначала переводится на «язык» РНК (в ходе транскрипции), затем – на «язык» белка (в ходе трансляции).

Мутация. Изменение первичной структуры (нуклеотидной последовательности) ДНК. Мутации могут быть «молчащими», то есть не влияющими ни на одну из функций организма, а могут выражаться в изменении каких-то структур или функций.

Обратная транскрипция. Процесс синтеза цепи ДНК по РНК-матрице ферментом под названием «обратная транскриптаза» (РНК-зависимая ДНК-полимераза). Этим ферментом оснащены ретровирусы[1194].

Органелла (органоид). Специализированная внутриклеточная структура, чаще всего ограниченная мембраной и предназначенная для выполнения какой-то особой функции. Например, митохондрия – это органелла, предназначенная для производства энергии.

Пенетрантность. Высчитывается как доля организмов с определенным вариантом гена, у которых проявляется ассоциированный с этим вариантом признак (фенотип). В медицинской генетике речь идет о доле индивидов с определенным генотипом, у которых проявляются симптомы связанного с этим генотипом заболевания[1195].

Признаки, доминантные и рецессивные. Физические и биологические характеристики организма; обычно кодируются генами. Множество генов может кодировать один признак, как и один ген может кодировать много признаков. Доминантным признаком называют тот, что обычно проявляется, когда организм получает и доминантный, и рецессивный аллели гена, отвечающего за соответствующую характеристику. Рецессивный же признак проявляется только в случае, если организм получил два рецессивных аллеля. Аллели некоторых генов могут взаимодействовать по принципу кодоминирования, и тогда при получении доминантного и рецессивного аллелей у организма проявится смешанный вариант признака.

Рибосома. Немембранная органелла из молекул белков и РНК, которая отвечает за перекодирование информации, зашифрованной в структуре матричной РНК, в аминокислотную последовательность белка.

РНК. Рибонуклеиновая кислота – химическое вещество, выполняющее в клетке несколько функций, в том числе функцию «промежуточной инструкции», посредника между геном и кодируемым им белком. Молекула РНК выглядит как цепочка азотистых оснований – А, Ц, Г и У, – нанизанных на сахарофосфатный остов. Обычно РНК пребывает в клетке в одноцепочечном состоянии (в отличие от всегда двухцепочечной ДНК), однако в специфических условиях могут образовываться и двухцепочечные РНК. У ретро– и некоторых других вирусов РНК служит носителем генетической информации.

Транскрипция. Процесс синтеза РНК-копии гена; протекает в соответствии с принципами генетического кодирования. На основе, например, участка ДНК из триплетов АТГ-ЦАЦ-ГГГ построится РНК-копия из триплетов АУГ-ЦАЦ-ГГГ.

Трансляция (генов). Осуществляемый рибосомой синтез белка, процесс перевода генетической информации из РНК-инструкции в аминокислотную последовательность. В ходе трансляции цепь аминокислот выстраивается в соответствии с последовательностью так называемых кодонов в составе РНК (триплетов, то есть групп из трех нуклеотидов): например, распознав кодон АУГ, трансляционная машина добавит к строящемуся белку аминокислоту метионин[1196].

Трансформация. В общем случае – горизонтальный перенос генетического материала из одного организма в другой. Для бактерий, например, типична передача генетической информации не только потомству в ходе размножения («вертикально»), но и «горизонтально» – не дочерним клеткам[1197].

Фенотип. Совокупность биологических, телесных и интеллектуальных характеристик индивида. В это понятие можно включать не только простые признаки типа цвета кожи или глаз, но и очень сложные – вроде темперамента или личности. Фенотип определяется генами, эпигенетическими модификациями, средой и случайностями.

Фермент (энзим). Белок[1198], ускоряющий химическую реакцию.

Хроматин. Вещество, из которого состоят хромосомы. Название происходит от chroma («цвет»), поскольку хроматин впервые обнаружили при окрашивании клеток. В состав хроматина могут входить ДНК, РНК и белки[1199].

Хромосома. Внутриклеточная структура из ДНК и белков, хранящая генетическую информацию.

Центральная догма, или центральная теория (молекулярной биологии). Утверждает, что у подавляющего большинства организмов биологическая информация передается от ДНК (генов) через матричную РНК белкам. Эта теория не раз модифицировалась. Было установлено, например, что ретровирусы содержат ферменты, позволяющие строить ДНК по матрице РНК.

Эпигенетика. Занимается изучением фенотипических вариаций, обусловленных не изменениями первичной структуры ДНК (последовательности А, Ц, Т, Г), а химическими модификациями ее звеньев (например, метилированием) или изменениями характера упаковки ДНК посредством ДНК-связывающих белков (гистонов, например)[1200]. Некоторые из таких изменений наследуются.

Ядро. Ограниченная мембраной клеточная структура (органелла), характерная для клеток животных и растений, но не бактерий. У животных хромосомы (соответственно, и бо́льшая часть генов) содержатся именно в клеточном ядре, однако некоторые гены локализованы в митохондриях[1201].

Хронология

350 год до н. э. Аристотель утверждает, что наследственная информация передается в форме сообщений.

1859. Дарвин публикует «Происхождение видов…».

1865. Мендель устанавливает, что единицы наследственности дискретны.

1869. Гальтон публикует «Наследственного гения» и вводит термин «евгеника».

1900–1909. «Переоткрывают» работу Менделя и вводят термин «ген».

1908–1915. Морган и его студенты открывают сцепленное наследование и кроссинговер.

1927. Кэрри Бак стерилизуют частичным удалением и перевязкой маточных труб.

1934–1935. Разрабатывают Нюрнбергские законы о защите наследственного здоровья немецкого народа.

1933–1939. Германия как «биологическое государство» запускает кампанию по расовой гигиене.

1943. Менгеле начинает в Освенциме эксперименты над еврейскими близнецами.

1941–1944. Эвери доказывает, что носитель генетической информации – ДНК.

1953. Уотсон, Крик, Уилкинс и Франклин устанавливают структуру ДНК.

1945–1960. Вскрывают принципы регуляции работы генов и узнают, что гены действуют посредством закодированных в них РНК.

1961–1963.