Ilga nekoduojanti RNR nulemia skirtumą tarp pelės ir žmogaus

"Katalizatorius

 Tomas R. Cechas

 Norton, 304 puslapiai, 28,99 doleriai

 

 Iš pradžių atmetamas, kaip turtingas ir lengvabūdiškas socialitas, Charlesas Swannas Marcelio Prousto veikale „Prarasto laiko beieškant“ galiausiai iš nereikšmingos figūros virsta svarbia. Jei biologija būtų novelė, ribonukleino rūgštis (RNR) būtų gyvųjų sistemų Charles Swann.

 

 Dešimtmečius biologijos mokslai beveik nepripažino RNR egzistavimo, todėl tai buvo gana nežinoma. Tyrėjai pripažino, kad ji atliko kai kurias svarbias funkcijas – pavyzdžiui, pasiuntinio RNR perneša genetinę informaciją iš branduolio į ląstelės citoplazmą, o pernešanti RNR perneša aminorūgštis į ribosomas, kurios jas surenka į baltymus, tačiau tai nebuvo laikoma bendros svarbos už šių diskretiškų epizodinių vaidmenų.

 

 Tai buvo dėmesio siekiantis RNR pusseserė DNR, kuri ilgą laiką buvo centre, maudydamasis įžymybių atlaiduose, o RNR nepatogiai ir nejaukiai slapstėsi šešėliniuose kampuose. Ir tada staiga, užklupusi mus visus, kurie nežinojome, RNR įsiveržė į dėmesio centrą. Dabar ji atrodo kaip visko, kas būtina gyvenimui, apoteozė, netikėta įvairiapusiškumu ir esanti visur.

 

 Gyvame ir linksmame Thomaso Cecho veikale „Katalizatorius: RNR ir giliausių gyvenimo paslapčių ieškojimas“ Nobelio premijos laureatas ir biochemijos profesorius aprašo istoriją apie tai, kaip RNR susikirto su jo asmenine moksline kelione, ir pasakoja apie svarbų vaidmenį, kurį jis atliko, pakeldamas šį kuklų charakterį į, jam deramą, vietą biologinių molekulių panteone. Jo aprašomame RNR renesanse molekulė išryškėja, kaip spalvinga ir gyvsidabrio simbolikos biologijos veikėja ir kaip „nuostabi neribotų galimybių molekulė“. P. Cechas, kurio misija yra „demistifikuoti“ šią sunkiai suvokiamą molekulę, pataria mums „niekada nenuvertinti RNR“.

 

 DNR buvo palyginta su kompiuterinės programos šaltinio kodu, kuriame yra pagrindinė cheminė genomų statybinė medžiaga ir koduoja pagrindinę gyvybės informaciją.

 

 RNR atlieka savo funkcijas, naudodama beveik identišką kalbą. Jis iš dalies pagamintas iš cukraus, vadinamo riboze, o DNR naudoja dezoksiribozę. Sužinome, kad tai yra reikšminga, nes papildomas deguonies atomas, įtrauktas į ribozę, „daro RNR chemiškai daug mažiau stabilią, nei DNR“.

 

 Šis būdingas nestabilumas suteikia RNR trumpalaikį pobūdį, leidžiantį atlikti reguliavimo ir informacijos perdavimo funkcijas.

 

 Nors DNR yra dvigrandė ir užfiksuota dvigubos spiralės struktūroje, RNR susisuka į daugybę „origami“ formų. Šis gebėjimas sukurti struktūriškai įvairų ir stabilų trimačių architektūrų repertuarą leidžia RNR veikti, kaip ir baltymams, kaip molekulinių mašinų komponentams. RNR naudojama, pavyzdžiui, kuriant „motinines“ ribosomų mašinas, kurios gamina „visus baltymus visuose gyvuose daiktuose“.

 

 Nors tik 11/2 % žmogaus genomo koduoja baltymus, dabar žinome, kad beveik visa likusi genomo dalis, kartais vadinama „tamsiąja medžiaga“, veikia, kaip šablonas, specialių tipų RNR molekulių sintezei. Šios vadinamosios ilgos nekoduojančios RNR yra didesnės, nei baltymus koduojančių genų ir, kaip mes sužinome, atlieka įvairias esmines funkcijas. Daugelis jų yra susiję su genų reguliavimu, o kitos vis dar atrandamos. Ilgų nekoduojančių RNR molekulių agentūra iš dalies paaiškina, kaip beveik identiški genų rinkiniai gali sukurti tokius skirtingus organizmus, kaip, tarkime, žmogus ir pelė arba žuvis ir musė.

 

 Bene labiausiai stebina tai, kaip ponas Cechas parodo, kad beveik visi pagrindiniai praeities RNR atradimai buvo smalsumo paskatintų ezoterinių rūšių tyrimų rezultatas. Pavyzdžiui, tiriant Tetrahymena thermophila, randamą tvenkinio nuosėdose ir panašią į „mažą arbūzą“, 1982 m. ponas Cechas ir jo kolegos iš Kolorado Boulderio universiteto atrado, kad kai kurios RNR turi į fermentą panašių medžiagų. funkcijas, kurios kažkada buvo laikomos išskirtiniu baltymų domenu. Tokios katalizinės RNR, turinčios dvi (informacinę ir struktūrinę) funkcijas, žinomos, kaip ribozimai, galėjo atlikti pagrindinį vaidmenį gyvybės atsiradime. Jos taip pat, be kita ko, leidžia genus iškirpti ir sujungti, taikant procesą, vadinamą alternatyviu sujungimu, kuris paįvairina genomo informacijos turinį.

 

 Net kukliausių rūšių genomuose yra paslėptas naudingos biologijos lobis. Pavyzdžiui, tiriant permatomą vos 1 milimetro ilgio kirminą, buvo atrastas RNR trukdžių fenomenas, kuris buvo panaudotas terapiniam genų nutildymui.

 

 Nereikli bakterija E. coli taip pat paskatino atrasti Crispr sistemą, kuri nuo to laiko buvo naudojama, kuriant genų redagavimo ir genų ekspresijos manipuliavimo terapiniais tikslais metodus. 

 

Kas galėjo pagalvoti, kad akivaizdžiai nereikšmingos mikroskopinės bakterijos, gyvenančios, ant ir visi aplink mus būtų suvaidinusios tokį lemiamą vaidmenį atskleidžiant paslaptį, kaip sukurti žmogaus genomus ir pakeisti jų reguliavimą?

 

 P. Cechas gailestingai primena mums, kaip svarbu išsaugoti gyvybės biologinę įvairovę, nes „dar neatrastos RNR“ greičiausiai slypi jų genomuose ir gali atverti naujas galimybes. Jis primena, kad „didžiausi biomedicinos laimėjimai beveik visada atsiranda dėl fundamentinių tyrimų, kurie atliekami siekiant suprasti, kaip veikia gamta, negalvojant apie jokį medicininį pritaikymą“.

 

 Autorius taip pat moko kai kurių sėkmingų mokslininkų komercinių paslapčių, parodydamas, pavyzdžiui, kaip svarbu pasirinkti tinkamas modelių sistemas. Telomerazės atradimas nebūtų buvęs įmanomas, jei nebūtų nuspręsta tirti Oxytricha nova – kitą tvenkinių nuosėdų rūšį, kuri turi dešimtis milijonų chromosomų.

 

 Šiame „išsilavinusio piliečio vadove“ apie šią intriguojančią molekulę RNR, kurios machinacijos išryškėja kaip pagrindinis bruožas, kas daro mus žmonėmis. Atrodo, kad esame biologijos konceptualaus nušvitimo pradžioje – „RNR amžiaus“, kaip jį vadina ponas Cechas. Biologija niekada nebus tokia pati.

 

 P. Woolfsonas yra „Intelligent Person's Guide to Genetics“ autorius.“ [1]

 

1. The RNA Renaissance. Woolfson, Adrian.  Wall Street Journal, Eastern edition; New York, N.Y.. 06 June 2024: A.15.