Ранее биологи полагали, что каждый ген отвечает за какой-то определенный признак в организме. Скажем, если поменять один ген на другой, то у будущего ребенка будут не карие глаза, а, к примеру, голубые.
После расшифровки генома стало ясно, что генный механизм не просто пишущая машинка, нажав одну клавишу которой получаешь букву «а», а с помощью другой — букву «б».
Вспомним, яйцо превращается в петуха или курицу. Гусеница — в куколку, а затем во взрослую бабочку. Разительно непохожие друг на друга внешне, они, тем не менее, представляют собой разные стадии одного и того же организма, содержа в каждой своей клетке набор одних и тех же генов. Всеми же жизненными процессами в организме, превращениями из одной стадии в другую командуют наборы белков-протеинов, а гены этими белками руководят.
К пониманию этого ученые пришли не сразу. Более того, сегодня они весьма приблизительно представляют себе, каким образом одни и те же гены в разных случаях могут выдавать различные команды. В первом приближении это может выглядеть, наверное, так, рассуждают исследователи. Даже в обычном языке одно и то же слово может означать совершенно разные вещи. Возьмите хотя бы слово «коса». Им обозначают и разновидность женской прически, и сельскохозяйственное орудие для кошения травы, и отмель реки.
О чем идет речь в каждом конкретном случае, определяет уже не само слово, а контекст — другие слова, фразы. То есть в каждом конкретном случае природа активизирует из всего набора генов лишь некоторые. И они, взаимодействуя в определенном порядке, выстраиваясь, словно слова в предложении, Армируют тот или иной приказ для действия протеинам.
Но как они «узнают», что в данном «предложении» необходимо именно это «слово»? Как расставляются эти «слова» в определенном порядке, от которого тоже в немалой степени зависит смысл «фразы»?.. Этого пока-никто не знает. Исследователи полагают, что именно в распознавании правил построения «фраз», то есть общих законов управления жизнью, будет заключаться третий, возможно, заключительный этап их исследований удивительной «пишущей» машинки, с которой сравнили некогда генотип. Пока же ученые сосредоточили свои усилия на изучении белков.
Вообще-то, протеины известны уже около 200 лет, их название происходит от греческого proteios — «первоначальный».
В русском языке протеины не случайно очень часто называют белками. Самый известный белок — яичный альбумин. Именно он белеет на горячей сковороде, когда вы жарите яичницу.
И вот «от яйца» ученые пришли к созданию целой науки — протеомики. Объем информации, который теперь им предстоит обработать, не имеет аналогов в истории. Ведь протеинов в человеческом теле в несколько раз больше, чем генов.
Первое предложение создать белковый атлас человека прозвучало еще в 1982 году. Оно исходило от известного американского биолога Лейфа Андерсона. Но тогда проект не получил развития из-за отсутствия финансирования — все средства были пущены на расшифровку генома. Многие полагали, что и этого будет достаточно для прочтения «Книги жизни».
Теперь же, когда выяснилось, что расшифровка генома мало что дала, протеомика обрела второе дыхание.
В 2001 году международный консорциум ученых, политиков и бизнесменов создал организацию HUPO (Human Proteom Organization). В ее задачи входит изучение человеческих белков, что позволит со временем, будем надеяться, «нарисовать» белковый атлас человека.
Проект HUPO еще только складывается и, в отличие от предыдущего — HUGO (Human Genome Organization), не имеет четко обозначенных сроков: слишком уж велика и сложна поставленная задача. Так, профессор Вернер Шнайдер-Мергенер, один из участников этого международного проекта, полагает, что в человеческом организме существуют сотни тысяч различных протеинов, которые выполняют назначенные им природой функции, взаимодействуя между собой в различных комбинациях.
Подсчеты других исследователей таковы. Каждый из 30–35 тысяч генов человеческого генома кодирует не менее десятка протеинов, полагают они. Таким образом, в нашем организме взаимодействуют не менее 300 000 протеинов. И далее в тельце крошечной мушки дрозофилы их может действовать не менее 100 000… (Согласитесь, по количеству белков в клетке человек все же заметно превосходит муху.)
К счастью для ученых, все эти соединения никогда не присутствуют в одной клетке одновременно. Напротив, набор белков в печени, например, весьма отличается от набора белков в клетке почки или в нервной клетке. Таким образом, белковая «фраза» в одном органе должна значительно отличаться от «фразы» в другом. И это должно облегчить расшифровку языка протеинов. Но все равно, повторим еще раз, изучение протеома — задача несравненно более сложная, чем анализ генома. Зато ее решение и сулит гораздо большую практическую пользу. Уже очевидно, что крупные открытия в области протеомики ожидают ученых в самое ближайшее время.