Алексей Алексенко: Рецепторы у вас в штанах

Кадр из мультфильма «Рататуй»
Кадр из мультфильма «Рататуй»
+T -
Поделиться:

Эта история весьма поучительна. А чтобы сделать ее еще и завлекательной, сразу укажем, что в результате ученые открыли рецепторы вкуса в срамных местах у мужчины. Нужны они там? Просто необходимы. Зачем они там нужны? Точный ответ на этот вопрос вы не получите. Но, может, ваше разочарование удастся немного компенсировать. Во-первых, у вас будет шанс восхититься тем, как изощренно устроено современное молекулярно-биологическое исследование. Во-вторых, это еще одно маленькое окошко в законы живой природы — вдруг именно в него удастся подглядеть что-то важное уму и сердцу?

О том, как человек воспринимает вкус, мы рассказывали около года назад. Упоминались там белки-рецепторы: Т1R1, распознающий вкус «умами» (то есть белковой пищи), T1R2, отвечающий за сладкое, и T1R3, который помогает обоим вышеозначенным белкам. Говорили также и о множестве рецепторов всевозможных горьких вкусов, хотя, кажется, забыли упомянуть про белок «густдуцин». Именно этот белок — общий для распознавания сладкого, «умами» и всех разнообразных оттенков горького — передает дальше по команде сигнал, воспринятый от рецептора.

Я знаю по себе, что когда читаешь более или менее популярный обзор по теме, которая тебе не слишком знакома, на удивление редко задаешь себе вопрос «А как они это узнали?!». Ну, в самом деле. Вкус сладкого и горького распознают люди. Можно ставить на людях эксперименты с пирожными и бифштексами, но никак нельзя манипулировать с их генами: этика не позволяет, да они и не дадутся, убегут.

Ну, так вот, тут на помощь приходят грызуны. На мышах тоже можно ставить опыты, предлагая им подслащенную водичку, но можно, задавив в себе непрактичную сентиментальность, взять мышиную яйцеклетку и убить в ней ген рецептора вкуса. То есть ввести в мышь последовательность испорченного гена, а потом в потомстве выловить тех, у кого нормальный ген заместился на испорченный. А уж потом скрещивать таких уродов между собой и ставить над ними опыты — в результате можно узнать, зачем был нужен тот ген, которого теперь у них уже нет.

Вот, например, вышибаешь у мыши ген T1R2, и ей становится неинтересно сладкое. Вышибаешь T1R3 — и теряется интерес как к сладкому, так и к «умами». Выбьешь один из генов густдуцина — еще и горькое перестанет распознавать мышка. А можно выбивать гены парами — тогда можно узнать, например, какие белки работают параллельно, а какие последовательно.

Но вот никак не получалось у ученых получить линию мышей, у которых нет ни T1R3, ни альфа-субъединицы густдуцина. Профессора давали эту тему самым неприятным аспирантам, с угрями и перхотью, редко посещающим душевую. И через два года с удовлетворением выставляли бедолаг за порог безо всякой диссертации («Ну, почему-то не получается» — этого для диссертации маловато).

И то ли поднадоела профессорам эта забава, то ли один из аспирантов оказался въедливым, но смекнули они, что это неслучайно. Не просто так клетка с надписью «T1R3 GNAT3 double null» остается пустой, не по аспирантской безалаберности не слышно в ней веселого писка новорожденных мышат. Не рождаются такие мышата. Похоже, по принципиальным соображениям.

Хорошо бы узнать, что же не так с этими мышатами, но ведь трудно исследовать мышат, которых нет.

Трудно, но возможно. Тут-то и вспомнились нашим ученым давние результаты по так называемым «анти-сладким» веществам. Вещества эти — в том числе лактизол, а также клофибрат, используемый для лечения некоторых болезней, умеют полностью блокировать вкус сладкого. Оказалось, что они связываются с белками T1R и не дают им работать. Связываются именно с человеческими белками — на мышей эта химическая дрянь никакого действия не оказывает.

Значит, можно использовать этот самый клофибрат, чтобы выключать рецепторные белки, когда нужно. Снова закипела работа, заменили аспиранты у мышей мышиный ген T1R3 на человеческий. Соответствующий белок прекрасно работал вместо родного мышиного, но, в отличие от мышиного, легко убивался клофибратом. А ген GNAT3 просто убили — одинарный мутант вполне жизнеспособен. Теперь в клетке закишели веселые мышата, не различавшие вкусов, но зато живые и реальные. Их можно было исследовать. Они достигали совершеннолетия и прекрасно размножались.

Ровно до тех пор, пока им не давали клофибрат. И тут-то у мышей-мальчиков наступало бесплодие (при этом на обычных мышей клофибрат не оказывал ни малейшего воздействия). Теперь стало ясно, отчего не удавалось вывести линию двойных мутантов: даже если кому-то из мышей и удавалось родиться без обоих генов, они не давали потомства, вот клетка-то и пустовала.

Надо сказать, что я тут немного слукавил, беллетризировал эту историю: если вы залезете в оригинальную статью в PNAS, там не будет ничего про незадачливых аспирантов-нерях, и вообще история рассказана совсем не в том порядке, что здесь у нас. И, главное, на самом деле уже давно было известно, что гены рецептров T1R работают не только во рту, но и во всем теле — а особенно активно в тестикулах у самцов. Ну, мало ли что работает у самцов в тестикулах. Но тут впервые удалось понять, что же они там делают.

Вот вам мышиные, извините, тестикулы в разрезе — из той самой статьи, в которой изложены результаты всей этой детективной истории. В левом верхнем — нормальный мышиный самец: видите хвостики сперматозоидов, будто совещающихся о чем-то? Это здоровый, плодовитый и вирильный мышь. А вот у наших мутантов (на остальных картинках) дела обстоят куда хуже: не вызревают у них сперматозоиды, а вместо них образуется какая-то дрянь (обозначена стрелками).

Вот и приоткрылась тайна рецепторов вкуса в мышиных (да, видимо, и человеческих) гениталиях. Без этих белков, оказывается, что-то не контачит в тех сигнальных системах, которые призваны указывать сперматозоидам, что, мол, пора отращивать хвосты и отправляться в путь. Кстати, гены T1R работают, как выясняется, и в зрелых сперматозоидах (ну то есть там присутствуют их транскрипты) — значит, и в романтических приключениях зрелого спермия есть чем заняться этим странным белкам.

Чем же? Видимо, примерно тем же, чем они заняты и у нас во рту: реагировать на некий химический стимул и преобразовывать его в последовательность внутриклеточных сигналов. Это все, вообще-то, имеет умное название: «сигнальная трансдукция». И, конечно, страшно интересно, отчего бы это природа оказалась такой экономной, чтобы использовать одни и те же белки и на языке, и, простите, в тех местах, о которых не упоминают в присутствии девиц.

Еще когда земля была безвидна и пуста, и только первые этакие полуживые комочки как-то плодились за счет разного рода автокаталитических химических реакций, перед природой встала задача: хорошо бы, чтобы скорость этих реакций регулировалась в зависимости от того, что происходит во внешней среде. Например, появилось в среде много аминокислоты пролина — зачем тратить ресурсы на то, чтобы синтезировать этот самый пролин, когда его и так хоть лопатой греби.

Сперва природа (или это были ангелы?) решила, что можно решать такие задачи индивидуально. Ну, вот как с тем же пролином. Поставим пару пролиновых кодонов в ген, который регулирует синтез пролина. Теперь, если пролина много, рибосома будет проскакивать эти кодоны с ветерком, и тут-то ее ждет сюрприз: вся молекула РНК свернется в этакую противную шпильку, рибосома забуксует, белок производить не будет, и внутренний синтез пролина заглохнет. А если пролина нет, рибосома тормознет перед этими кодонами, и РНК успеет свернуться по-другому, чтобы белок доделался до конца и синтез включился.

Но потом таких задач стало становиться все больше, и ангелы (природа) поняли, что они вот-вот запутаются. Это примерно как я, когда посадил первые пять розовых кустов, был уверен, что хорошо могу запомнить названия сортов, а когда кустов стало 35, тут и оказалось, что надо вводить какую-то систему, пока все не поглотил хаос.

Вот и наших ангелов природы, вероятно, вызвали на ковер к Главному. Надо, сказали им, все унифицировать, а то бардак кругом. И тогда ангелы после бессонного брейнсторма придумали механизм сигнальной трансдукции через G-белки. Суть в том, что все сигналы действуют единообразно: первичный рецептор («G-сопряженный») заставляет G-белок обменять гуанозиндифосфат на гуанозинтрифосфат и развалиться на субъединицы. Мы узнали об этих волшебных белках благодаря Мартину Родбеллу и Алфреду Гилману, которым за это дали Нобелевскую премию еще в 1994 году.

Очень хорошая это была идея, видимо, прижилась буквально у всех организмов — от мерзкой плесени до нас с вами. Плесени G-белки подсказывают, какая пища есть снаружи и не пора ли делать споры, нам с вами — вообще что происходит вокруг: вкусы, запахи, цвета, звуки, присутствие любимой женщины и тревожное чувство перед грозой. Жизнь, короче говоря. Мы воспринимаем жизнь с помощью сигнальных каскадов, опосредованных через G-белки и G-сопряженные рецепторы, так-то вот.

И вот теперь оказывается, что и сперматозоиды наши — точь-в-точь как споры у плесени — развиваются под действием тех же сигнальных каскадов. Причем экономное устройство этой системы (один и тот же белок передает сигналы в клетках языка и в гаплоидных клетках зародышевой линии) навело авторов статьи на выводы, любопытные с практической точки зрения.

Например, так ли уж нелепо предполагать, что модификаторы вкуса могут вызывать бесплодие у людей. Скажем, подсластители: сладки они во устах наших, но не будут ли горше желчи во чреслах? Или, например, нельзя ли сделать видоспецифичные контрацептивы и опрыскать ими все вокруг (чтобы стерилизовать, например, мышей, крыс и тараканов, а котиков, щеночков и разноцветных порхающих бабочек оставить как есть).

Но с этим медики разберутся, а нас в этой статье может заворожить совсем другой ряд соображений. Например, о том, как же восхитительно глупо и прекрасно устроена жизнь. И как люди — со всеми их G-сопряженными рецепторами, со всеми заморочками эмоционального свойства, с ленью и ограниченностью, с навязчивым желанием побалагурить насчет каких-то там рецепторов сладкого в яйцах — ухитряются все же так много о жизни узнать.

Мне кажется, от таких вещей должно повышаться настроение. Если у вас не повышается, это, наверное, что-то не так с вашей сигнальной трансдукцией.

Комментировать Всего 2 комментария

да, однако,  вот всю жизнь и учись....  так дураком и помрешь...Что-то я задумался про Стевию  которая нынче широко рекламируется как сахарозаменитель...  Уже и Липтон с ней чай выпускает.  А вот в вышеприведенном разрезе  ее ведь никто так и не исследовал...  Можно неплохую страшилку в местную газету написать.  Про страшную Стевию  и ее обманчиво сладкие гликозиды.