„Nuo E=mc² iki atomo padalijimo iki tranzistoriaus išradimo XX amžiaus pirmoje pusėje vyravo fizikos proveržiai.
Tada, šeštojo dešimtmečio pradžioje, biologija pradėjo stumti fiziką iš mokslo dėmesio, o kai sakau „biologija“, iš tikrųjų turiu omenyje DNR. Svarbus DNR dvigubos spiralės atradimas 1953 m. daugiau ar mažiau atvedė į naują mokslo erą, kuri baigėsi 2003 m. užbaigtu Žmogaus genomo projektu, kuris iššifravo visą mūsų DNR ir biologinį žmonijos planą.
DNR sulaukė didžiulio dėmesio. Ir nors savo laiku dviguba spiralė tikrai buvo novatoriška, dabartinę mokslo istorijos kartą apibrėš kita (ir iki šiol mažiau žinoma) molekulė – tokia, kuri, mano nuomone, atliks dar didesnį vaidmenį tobulinant mūsų žmogaus gyvenimo supratimą: RNR.
Galbūt, prisiminsite, kad vidurinės mokyklos biologijos pamokoje sužinojote apie RNR (ribonukleino rūgštį) kaip pasiuntinį, kuris neša informaciją, saugomą DNR, kad nurodytų formuotis baltymams. Tokia pasiuntinio RNR, trumpiau mRNR, neseniai pateko į pagrindinį pokalbį dėl vaidmens, kurį jie atliko vakcinose nuo Covid-19. Tačiau RNR yra daug daugiau, nei pasiuntinys, kad ir kokia svarbi ši funkcija būtų.
Kiti RNR tipai, vadinami „nekoduojančiomis“ RNR, yra mažytė biologinė jėga, galinti padėti gydyti ir išgydyti mirtinas ligas, atskleisti žmogaus genomo potencialą ir išspręsti vieną iš ilgalaikių mokslo paslapčių: paaiškinti visos gyvybės kilmę mūsų planetoje.
Nors RNR yra kiekvieno gyvo žmogaus Žemėje pagrindas, ji dešimtmečius buvo neteisingai suprasta ir neįvertinta – dažnai buvo atmesta, kaip tik biocheminė atsarginė dainininkė, vergaujanti nežinioje, divos, DNR, šešėliuose. Žinau tai iš pirmų lūpų: aš vergavau nežinioje jos vardu.
Devintojo dešimtmečio pradžioje, kai buvau daug jaunesnis ir didžioji dalis RNR pažadų buvo neįsivaizduojama, įkūriau mano laboratoriją Kolorado universitete Boulderyje. Po dvejų klaidingų ieškojimų ir nusivylimo metų mano tyrimų grupė išsiaiškino, kad mūsų tiriama RNR turi katalizinę galią. Tai reiškia, kad RNR gali pati nutraukti ir sujungti biocheminius ryšius – tokia veikla, kuri buvo manoma esanti vienintelė baltymų fermentų kompetencija. Tai leido pažvelgti į mūsų giliausias ištakas: jei RNR galėjo ir saugoti informaciją, ir organizuoti molekulių surinkimą, labai tikėtina, kad pirmieji gyviai, išlindę iš pirmykštės skysčių gausos, buvo RNR pagrįsti organizmai.
Šis laimėjimas mano laboratorijoje – kartu su nepriklausomais RNR katalizės stebėjimais, kuriuos atliko Sidney Altman iš Jeilio – buvo pripažintas Nobelio premija 1989 m. Premijos sukeltas dėmesys padėjo paskatinti mokslinių tyrimų, kurie toliau plėtojo mūsų supratimą apie tai, kas yra RNR ir ką ji galėtų padaryti.
Pastaraisiais metais mūsų supratimas apie RNR pradėjo tobulėti dar sparčiau. Nuo 2000 m. su RNR susiję proveržiai lėmė 11 Nobelio premijų. Per tą patį laikotarpį mokslinių žurnalų straipsnių ir patentų, kasmet sukuriamų, atliekant RNR tyrimus, skaičius išaugo keturis kartus. Be jau naudojamų, kuriama daugiau, nei 400 RNR pagrindu pagamintų, vaistų. Ir vien 2022 m. daugiau, nei 1 milijardas JAV dolerių privataus kapitalo fondų buvo investuota į biotechnologijų startuolius, siekiant ištirti RNR tyrimų frontą.
RNR amžių skatina šios molekulės akinantis universalumas. Taip, RNR gali saugoti genetinę informaciją, kaip ir DNR. Pavyzdžiui, daugelis mus kamuojančių virusų (nuo gripo iki Ebolos ir SARS-CoV-2) visiškai nesivargina su DNR; jų genai pagaminti iš RNR, kuri jiems puikiai tinka. Tačiau informacijos saugojimas yra tik pirmasis RNR plano skyrius.
Skirtingai nuo DNR, RNR vaidina daug aktyvių vaidmenų gyvose ląstelėse. Jis veikia kaip fermentas, sujungia ir supjausto kitas RNR molekules arba surenka baltymus – iš kurių susideda visa gyvybė – iš aminorūgščių statybinių blokų. Jis palaiko kamienines ląsteles aktyvias ir užkerta kelią senėjimui, nes mūsų chromosomų galuose sukuria DNR.
RNR atradimai paskatino naujus gydymo būdus, tokius, kaip antisensinės RNR naudojimas, padedantis gydyti vaikus, sergančius niokojančia stuburo raumenų atrofijos liga. mRNR vakcinos, kurios išgelbėjo milijonus gyvybių per Covid pandemiją, yra pertvarkomos taip, kad užpultų kitas ligas, įskaitant kai kuriuos vėžinius susirgimus. RNR tyrimai taip pat gali padėti mums perrašyti ateitį; genetinės žirklės, suteikiančios CRISPR, kvapą gniaužiančią, galią redaguoti genus, yra nukreipiamos į jų veikimo vietas, naudojant RNR.
Nors dabar dauguma mokslininkų sutaria dėl ryškaus RNR pažado, mes vis dar tik pradedame atskleisti jos potencialą. Pavyzdžiui, apsvarstykite, kad apie 75 procentus žmogaus genomo sudaro tamsioji medžiaga, kuri yra nukopijuota į nežinomos funkcijos RNR. Nors kai kurie tyrinėtojai šią tamsiąją medžiagą atmetė, kaip šiukšles ar triukšmą, tikiuosi, kad tai bus šaltinis dar įdomesniems proveržiams.
Mes dar nežinome, kiek iš šių galimybių pasitvirtins. Bet jei per pastaruosius 40 metų tyrinėjimų mane ko nors išmokė, tai niekada nevertėtų nuvertinti šios mažos molekulės. RNR amžius tik prasideda.
Thomas Cech yra Kolorado universiteto, Boulder, biochemikas; 1989 m. Nobelio chemijos premijos laureatas už darbą su RNR; ir „The Catalyst: RNA and the Quest to Unlock Life’s Deepest Secrets“ autorius, iš kurio yra pritaikyta ši esė." [1]
1. Step Aside, DNA. RNA Has Arrived: Guest Essay. Cech, Thomas. New York Times (Online) New York Times Company. May 29, 2024.
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą