Геном - Мэтт Ридли

С передачей прионовых болезней от вида к виду свя­зана еще одна непонятная особенность. Так, мышь очень сложно заразить прионами хомяка, и наоборот. Но если в геном мыши поместить ген PEP хомяка, то такую транс­генную мышь очень легко заразить инъекцией вытяжки из мозга погибшего хомяка. У трансгенных мышей с генами PEP человека можно вызвать заболевания, сходные с фа­тальной семейной инсомнией и с БКЯ. Мышь становится более чувствительной к прионовым заболеваниям челове­ка, если оба гена мыши заменить на соответствующие гены человека. Присутствие в геноме мыши собственного гена РКР делает ее более устойчивой к заражению. Является ли этот феномен результатом конкуренции между генами, мы пока не знаем.

Успешное заражение одного вида животных от другого ведет к изменению свойств дефектных прионов. Так, если удастся заразить мышь от хомяка, то вероятность передачи инфекции от больной мыши здоровой прогрессивно воз­растает с каждой новой мышью (Prusiner S. В. et al. 1998. Prion protein biology. Cell93: 337-349). Что при этом проис­ходит с белками прионов, мы не знаем.

Почему болезнь развивается с нарастающей скоростью от места инъекции, как будто для превращения «хороших» прионов в «плохие» необходим непосредственный контакт между ними? Известно, что в распространении болезни особую роль играют В-лимфоциты иммунной системы, ко­торые разносят болезнь по организму (Klein М. A. et al. 1997. A crucial role for В cells in neuroinvasive scrapie. Nature 390: 687-690). Но как это происходит, до сих пор неизвестно.

Среди всей этой лавины вопросов незамеченным остал­ся тот факт, что прионы опровергают еще одну догму гене­тики, даже более важную, чем догма Фрэнсиса Крика. В на­чале этой книги я сообщил вам, что в основе жизни лежит цифровой код. В случае с генами прионов мы также имеем дело с мутированием цифрового кода— заменой одного нуклеотида другим. Но результат этих изменений невоз­можно понять и предсказать без знаний пространственной структуры белков. Мир прионов аналоговый, а не цифро­вой. Форма молекулы белка важна ничуть не меньше, чем последовательность аминокислот в ней. Наличие дефект­ных молекул, их концентрация, место нахождения и еще множество неизвестных факторов могут изменить форму нормальной молекулы белка даже без изменения ее соста­ва. Тем не менее детерминизм аналоговой системы при-

АТ1Г>Т>1 IV    ТГАЬООмЙ Т*Ж> Г/1 Т /п О РТ ТТ Р Т/Э ПШ Г ЛIJ1Л О * ЯЛ 7    л/эоим

Хантингтона. Известны случаи БКЯ, когда болезнь поража­ла близнецов в одном и том же возрасте, хотя всю жизнь они прожили далеко друг от друга.

 Открытия последних лет в корне изменили генетические догмы. Оказалось, что функционирование генома невоз- шЯГ можно понять, основываясь только на последовательно- Jr сти нуклеотидов. Гены включаются в работу, или отключа-                  ются, в результате изменения пространственной организа­ции ДНК. Геном представляет собой сочетание двух типов информации: цифровой (последовательность нуклеоти­дов) и аналоговой, для которой недавно был предложен новый термин - «гистоновый код» (Valley С. М. et al. 2006. Chromosome-wide, allele-specific analysis of the histone co­de on the human X chromosome. Human Molecular Genetics. Epub ahead of print).

Прионовые заболевания развиваются как цепная реак­ция. Одна дефектная молекула белка вступает в контакт с другой молекулой и преобразует ее по своему образу и по­добию. Затем обе молекулы изменяют структуру двух других молекул белка, и так цикл за циклом количество дефектных белков нарастает в геометрической прогрессии. Именно таким образом представил себе цепную ядерную реакцию Лео Сцилард (Leo Szilard) в 1933 году, ожидая зеленого све­та на одном из лондонских перекрестков: распадающийся атом порождает два нейтрона, каждый из которых вызы­вает распад двух других атомов, освобождая уже четыре нейтрона. Через 12 лет виртуальная идея воплотилась в ужас Хиросимы. Хотя прионовая цепная реакция намно­го медленнее атомной, она также может привести к взры­ву. Доказательство тому — эпидемия куру в Папуа Новой Гвинее. С начала 80-х годов прошлого столетия Прузинер доказывал возможность возникновения эпидемии у людей. И действительно, в сердце Европы возник эпицентр новой, еще более масштабной эпидемии прионовой инфекции. На этот раз же в эпицентре эпидемии оказались коровы.

Никто не знает точно, когда, где и каким образом — опять проклятая неизвестность, сопутствующая прионам, — де­фектные прионы попали в корм коров. Скорее всего, это произошло в конце 1970-х или в начале 1980-х годов.

Причиной тому могли быть изменения аграрной политики Великобритании, приведшие к изменению цен на корма. Все больше старых овец стали поступать для переработки на костную муку, чему способствовали растущие компенсации фермерам. И однажды это произошло: в котел попало жи­вотное, инфицированное дефектным прионом. Вполне воз­можно, что это была умершая от скрепи овца. Тщательная термообработка костей и внутренностей животных не спас­ла от заражения, поскольку прионы невозможно разрушить кипячением.

Вероятность заражения коровы была минимальной, но если умножить ее на сотни тысяч коров, получивших зара­женный корм, то этой вероятности оказалось достаточно, чтобы запустить цепную реакцию. Умершие от бешенства коровы поступили опять на комбинаты производства кор­мов, принеся с собой новую гюрцию прионов. Чем больше прионов было в корме, тем выше становилась вероятность заражения и тем больше новых прионов поступало в кор­ма на комбинатах. Первые признаки заболевания начина­ли проявляться у больных коров примерно через пять лет после заражения. Поэтому когда к концу 1986 года были описаны первые шесть случаев необычного заболевания у коров, зараженными в Англии уже были не менее 50 ООО животных. За время эпидемии до конца 90-х годов, когда с болезнью удалось справиться, от коровьей губчатой эн­цефалопатии (коровьего бешенства) умерло более 180 ООО голов крупного рогатого скота.

В первый же год после обнаружения эпидемии англий­ским ветеринарам в результате кропотливой детективной работы удалось установить источник заражения — комби­корма, содержащие костную муку. Данная модель зараже­ния оказалась единственной, с помощью которой удалось объяснить все нюансы и аномалии распространения эпи­демии, например тот факт, что на острове Гернси заболева­ния стали регистрировать намного раньше, чем на острове Джерси. Корма на эти острова поставляли два разных ком­бината, причем на одном из них костная мука в качестве пи­щевой добавки использовалась более интенсивно. К июлю 1988 года в силу вступил закон, запрещающий использова­ние костной муки при производстве кормов. Удивительно, как быстро завертелись шестеренки медлительной бюро­кратической машины. В августе 1988 года Саутвудский ко­митет (Southwood committee) рекомендовал уничтожить всех животных с признаками коровьего бешенства и не до­пускать их использования для производства кормов и пи­щевых добавок.

Саутвудский комитет был создан в 1988 году при прави­тельстве Великобритании для разработки мер по борьбе с эпидемией коровьего бешенства.

Правительством была допущена первая ошибка: было решено выплачивать фермерам компенсацию только в раз­мере 50% от стоимости заболевшего животного. Экономия в данном случае была несоизмерима с риском того, что фер­меры, ради сохранения прибыли, могли «не заметить» пер­вых признаков заболевания. Впрочем, когда в будущем раз­мер компенсации был повышен, ожидаемого скачка новых случаев заболевания не произошло. Фермеры оказались бо­лее ответственными, чем о них думала широкая публика.

Через год в силу вступил закон, запрещающий исполь­зование мозгов коров при изготовлении пищевых добавок для людей. В 1990 году этот запрет был распространен на использование мозгов телят. Закон мог бы быть принят и раньше, но, учитывая экспериментальные данные о том, что перекрестное заражение скрепи других видов животных, за исключением прямой инъекции в мозг, происходит крайне редко, данные меры предосторожности на тот момент каза­лись чрезмерными. Действительно, было известно, что обе­зьян практически невозможно заразить через пищу приона- ми человека, если только не скармливать им огромные дозы инфекционного материала. (Инъекция в мозг повышала вероятность заражения в 100 млн раз.) Вероятность пище­вого заражения человека прионами овец и коров казалась настолько мизерной, что говорить об опасности говядины для человека могли только паникеры.

Ученые подтверждали, что вероятность межвидовой пе­редачи прионов перорально стремится к нулю. В экспери­ментах удавалось заразить таким способом одно из несколь­ких сотен тысяч лабораторных животных. Но в этом-то и заключался просчет ученых и правительственных органи­заций. Ведь в роли подопытных кроликов оказались 50 млн граждан Великобритании. В таком масштабном «экспери­менте» дюжина случаев заражения неизбежно должна была произойти. Для политиков и простых людей «безопас­ность» является абсолютным понятием. Когда ученые за­являли, что вероятность заражения очень мала, широкие массы общественности полагали, что случаев заболевания не будет вообще, а не что их будет мало.