Дань золотому веку

Премию этого года получили трое ученых — Томас Линдал, Пол Модрич и Азиз Санкар. А могли бы получить триста тридцать три — поскольку внутриклеточные машинки, обеспечивающие поддержание в надлежащем порядке нашего (и не только нашего) генома, молекулярные биологи изучают вот уже лет шестьдесят, глубоко и всесторонне, и вовлечено в эту работу было множество людей, многие из которых уже в лучшем мире. Однако это не повод, чтобы не почтить хотя бы некоторых, из тех, кто жив и здравствует.

Репарация ДНК — это вот что такое: всякие превратности судьбы могут привести к тому, что нормальная структура ДНК окажется нарушенной. Еще в 1970-х Томас Линдал смекнул, что в нормальных условиях ДНК портится с такой скоростью, что никакой естественный отбор не поможет справиться с этим наступлением безжалостной энтропии. А значит, в клетках должно быть что-то, постоянно исправляющее ошибки. Томас Линдал попытался найти это «что-то» и понять, как оно работает.

Чтобы это понять, надо представить себе ДНК: это довольно унылый и однообразный полимер из связанных друг с другом молекул сахара, который разнообразят привешенные к каждому сахару «основания» — те самые, обозначаемые буковками А, Т, Г и Ц. Основания спарены с другими основаниями — Т, А, Ц и Г соответственно, — которые, в свою очередь, тоже приделаны к унылому полимеру. И вот, допустим, в эту стройную систему вкралась ошибка: например, вместо Ц в цепь вкрался какой-нибудь испорченный Ц (назовем его мЦ), который еще и спарился с А, вопреки всем правилам. Тут-то и приходит на помощь белок, распознающий такое грубое нарушение (что значит «распознающий»? Он на самом деле глупый, просто имеет химическое сродство к таким уродствам в цепи ДНК). Этот белок зовет на помощь другие белки. Они первым делом отрезают гадкую букву от сахарной цепочки, а затем уже вырезают осиротевшую молекулу сахара и вставляют вместо нее новый, с иголочки нуклеотид — в нашем случае, хорошую и доброкачественную букву Ц, прикрепленную к новому сахару. Дело сделано.

Вариантов этого процесса достаточно много. Когда повреждена не одна буква, а небольшой участок цепи, другая система исправления не отрезает букву от каркаса, а сразу пилит каркас, а потом заделывает образовавшуюся брешь. Веселее всего процесс исправления работает в тот момент, когда ДНК удваивается: именно этот процесс изучал один из лауреатов, Пол Модрич. Он занимался странной породой бактерий, у которой мутации возникали со страшной частотой — в тысячу раз чаще обычного. Оказалось, что эта склонность мутировать сама является результатом мутации. Так был открыт ген mutS. Этот ген кодирует ключевую деталь механизма исправления (а у мутантных бактерий он, соответственно, оказался испорченным). И если поломка mutS вызывает увеличение частоты ошибок в 1000 раз — именно такова эффективность работы самого механизма. То есть из тысячи ошибок он оставляет неисправленной всего одну.

Помянем тут наконец и Азиза Санкара, чья работа выполнена несколько позже. Санкар изучал уже не глупых микробов, а нас с вами, то есть человеческие клетки. Он-то и показал, как работает механизм исправления повреждений, поломки которого ведут, к примеру, к онкологическим заболеваниям. Другая важная сторона его исследований — понимание действия химиотерапии. Лекарства, которыми лечат рак, как правило, повреждают ДНК опухолевых клеток. Однако они вредят и здоровым. Если бы не механизмы репарации, не было бы от химиотерапии никакого прока, один вред. Доктор Санкар узнал, к примеру, что репарационные механизмы у человека активнее всего в утренние часы, а потому именно утро — лучшее время для введения химиотерапевтических агентов.

Если кто-то из читателей что-то из этого понял — хорошо, если нет — не мучайте себя: время перейти к лирическому эпилогу. Автор этих строк считает, что ему повезло: он-то как раз и изучал молекулярную биологию, а потом и занимался ею, в те годы, когда человечество накапливало все эти знания. Как видим, спустя четыре или три десятилетия достижений тех лет еще хватает на нобелевские премии. Наверное, на всех премий не хватит: в прошлом году, к примеру, ни медицинская, ни химическая Нобелевка не была присуждена за исследования ДНК или РНК. В наши-то годы такого не бывало: по статистике Нобелевского комитета, эта область науки удостаивалась премии чаще всего.

На мой взгляд, методов исследования, придуманных в 1970–1990-е, вполне хватило бы на то, чтобы неспешно распутывать тайные механизмы жизни еще лет двести или триста. Все, что надо, было в руках уже тогда. Но технологии не стояли на месте, методы сменились на куда более эффективные — и куда менее творческие. Из молекулярной биологии потихоньку испарилась романтика. Что, естественно, отразилось и на мнениях Нобелевского комитета: ну нельзя же привечать молекулярных биологов бесконечно, это ж такие же люди, как и все.

Но все же время от времени кто-то там, в Стокгольме, видимо, вспоминает, как оно замечательно когда-то все было. Репарация ДНК. Фундаментальный компонент жизни, между прочим. Ну когда еще у науки будет возможность открыть фундаментальный компонент жизни? И никто не виноват, что человечество не стало смаковать этот процесс, а набросилось сломя голову и наоткрывало сразу все на протяжении нескольких десятилетий, как только получило в руки соответствующие инструменты. Побочный результат — то, что премии за это приходится давать сорок лет спустя, и кому-то их все равно не хватит. Зато мы узнали много нового.

Алексей Алексенко. Торжество непонятного. Нобелевская премия 2015 года по физике