Иногда еще ферменты называют на греческий манер "энзимы", что переводится тоже как закваска, дрожжи.
Мы уже сказали, что для генетической хирургии требуются еще рестриктазы. А что это такое? В основе названия этого сорта ферментов лежит древнейший корень "стри-", который имеется в нашем слове "стричь". Рестриктазы - это "стригущие" белки, которые, подобно острым ножницам или бритве, перерезают нить нуклеиновой кислоты. Рестриктаз много, они способны резать нить ДНК между разными "наборами" ее букв генетического кода.
Чтобы представить себе, что это такое, вообразите некий палиндром, который необходимо расчленить на отдельные слова.
Вы не знаете, что такое "палиндром"? Автор тоже не знал, пока не познакомился с проблемой чтения и перевода древних рукописей, в частности библейских текстов или "Слова о полку Игореве". Дело в том, что греки в старину писали без разделения строки на слова. Занесли такой способ писания они и к нам вместе со своими книгами, писцами-скрибами и письменной техникой. Причем сохранился этот довольно утомительный для современного читателя способ вплоть до Ивана Грозного.
"Лицевой свод", составленный по его приказу в середине XVI века, написан палиндромом.
Само слово "палиндром", как уже догадался читатель, греческого происхождения.
Греческое слово "дромос" означало повозку или место для езды, гонок и т.д. Теперь попытаемся разобраться, что такое "палин". Это слово в греческом языке переводилось как "снова", опять, повторение, круговерчение. Оно восходит этимологически к корню со значением "крутить-вертеть", то есть близко к значению эволюция. Вот мы снова и пришли на круги своя.
Палиндромом же греки называли букво- или словосочетание, которое раз за разом можно прочитать по-разному.
Ну например:
НАПОЛЕОНКОСИЛТРАВУ
Этот палиндром можно расчленить и как "Наполеон косил траву", и как "На поле он косил траву". Нечто подобное такому повторяющемуся членению последовательности букв мы видим и при действии различных рестриктаз, которые разрезают нить ДНК.
Представим себе, что первая рестриктаза "режет" нить ДНК между сочетаниями "он" и "ко", а вторая на границе ил-тр. Тогда мы получим сочетание слов, в котором говорится, что французский император занялся крестьянским трудом по обеспечению зимующего скота сочными кормами.
Если набор рестриктаз у нас обширнее, то мы можем воспользоваться ферментом, разрезающим в местах, соответствующих границе на-по и ле-ко.
И тогда все встанет на свои места: на поле он косил траву.
С набором ферментов мы сможем разрезать любой ген и вставить его куда надо. Останется только подействовать лигазой, и ген-конструкт готов, можем его теперь размножать сколько душе угодно.
Когда биологи научились манипулировать с генами, то встал вопрос о том, как их вводить не в клетки кишечной палочки, которая является одноклеточным организмом, а в такие сложные организмы как, например, организм мыши. Прошло целых десять лет после успеха с первыми генами и кишечной палочкой, прежде чем удалось преодолеть и этот барьер.
Первой в 1986 году запатентовали "онкомышь", то есть мышку, в клетки которой был введен онкоген. Онкогенами называют клеточные гены, которые в результате мутации становятся раковыми, откуда и их название. Введение онкогена в мышь позволило более подробно и детально исследовать раковые процессы в сложном организме млекопитающего, а значит, более целенаправленно искать пути лечения этого заболевания.
А потом число самых разных трансгенных мышей стало увеличиваться не по дням, а по часам. Трансгенными их называют потому, что у таких организмов осуществлена "трансгения", или трансплантация гена, причем чужеродного для данного организма. В настоящее время, к примеру, получены мыши с человеческим геном, используемые при изучении СПИДа и вирусной атаки на клетки белой крови, защищающие нас от всяких заболеваний и рака в частности.
Как же получают трансгенные организмы (помимо мышей, гены человека сегодня введены овцам, козам и коровам)? Для этого берут оплодотворенную яйцеклетку, удерживают с помощью микротрубочки, из которой слегка откачан воздух. Затем с помощью микрокапилляра сквозь оболочку яйцеклетки ДНК гена - 300-500 копий - вводится непосредственно в ядро. Примерно в одной из ста прооперированных таким образом яйцеклеток нужный вам ген трансплантируется в соответствующее место хромосомы и начнет со временем работать, или экспрессироваться. Что значит "со временем"?
Это означает, что гены включаются, или экспрессируются, не тогда, когда им захочется, а в строго установленном порядке. В норме у маленьких детей не растет борода, женщинам не приходится, как мужчинам, бриться, а у мужчин никогда не вырастают грудные железы.
Недаром в народе говорят: "Как с быка молока". Подчеркивая тем самым, что невозможно от организма мужского пола дожцаться экспрессии генов пола женского.
Так что же, получается, что у мужчин нет "женских" генов и наоборот? Вовсе это "не получается". У каждого организма есть гены противоположного пола, однако они в норме не экспрессируются (иногда и у мужчин - крайне редко - бывает рак молочной железы). Каждая клетка организма несет в своем ядре полный набор генов человека как вида. Но в организме мужского пола не проявляются гены женского, как уже говорилось. Все это очень строго регулируется на молекулярном уровне.
Единственным исключением у млекопитающих являются клетки красной крови эритроциты, у которых ядер нет.
Поэтому ДНК можно получить только из клеток белой крови: лейкоцитов, лимфоцитов и макрофагов. И в принципе из одной такой клетки можно получить полноценного человека. Но все же лучше это получается из оплодотворенной яйцеклетки в матке женщины.
Все это хорошо, скажет читатель. Но как же получают сами гены? Ведь ДНК, как уже говорилось, биополимер, который необходимо полимеризовать из отдельных мономеров, которые называются нуклеотидами. Необходимо выстроить в строго заданном порядке миллионы, ну сотни тысяч нуклеотидов, чтобы получить полинуклеотидную цепь ДНК.
Химически это сделать сегодня невозможно, но самое главное, не нужно.
Природа вот уже миллиарды лет прекрасно справляется с этой сложной задачей с помощью фермента ДНК-полимеразы. Молекула этого белка скользит, подобно замку молнии, по одной цепи ДНК, достраивая из нуклеотидов, имеющихся в растворе, вторую комплементарную цепь. При этом "зубчик"
одного азотистого основания входит в "ямку" другого из противоположной цепи.
А откуда же берут ДНК-полимеразу?
Поначалу ее выделяли с большим трудом из клеток все той же кишечной палочки. Ей вполне можно было бы поставить памятник, как собаке Павлова или дрозофиле Моргана. С помощью бактериальной ДНК-полимеразы были достигнуты первые успехи биотехнологии и "вытащены" гены давно умерших существ. А это еще как? - воскликнет пораженный читатель.
Не бойся, читатель! Речь не пойдет о спиритических сеансах или тени отца Гамлета. Но так уж получилось в истории человечества, что оно очень любит тени забытых предков и всякие раритеты. Речь идет о мумиях, в частности египетских, и шкурах животных, которыми удачливые охотники украшают свои дома, чтобы было чем похвалиться перед друзьями и знакомыми да вспомнить на старости лет о зеленых холмах Африки.
В 1985 году шведский ученый Сванте Паабо сообщил в международном журнале "Нейчур" о том, что ему с помощью ученых тогдашней ГДР удалось выделить кусочек ДНК длиной в 300 букв генетического кода из клеток кожи древнеегипетской мумии, хранившейся в Египетском музее Берлина. Не думай, читатель, что редчайшему экспонату человеческой истории был нанесен непоправимый ущерб. Ученые взяли лишь несколько чешуек кожи, из клеток которой и была выделена "нить жизни".