инфекционный мононуклеоз, похожий по своим симптомам на гепатит, то есть воспаление печени.
И СВ-40 и ЭБВ относятся к так называемым ДНК-содержащим вирусам (бактериофаги тоже). Но многие раковые вирусы, например тот же ВСР, вместо ДНК имеют РНК. Эти РНК-содержащие раковые вирусы представляли собой неразрешимую биологическую загадку: каким образом они могли «встраивать» свои гены в геном клетки-хозяина (геномом, напомним, называется совокупность генов). В то время было известно, что на ДНК синтезируется и-РНК, а на ней, уже синтезируется белок. Для нормального развития вируса он должен сначала «встроить» свои гены между клеточными, и только после этого размножаться.
Р. Дальбекко доказал, что в трансформированных, или переродившихся злокачественных клетках имеется специфическая вирусная ДНК СВ-40. Выяснилось также, что СВ-40 имеет всего три гена, два из которых отвечают за синтез белков оболочки. Забегая несколько вперед скажем, что третий ген, или Т-ген (от греческого слова «тумор» — опухоль), вызывает перерождение клеток.
В 1969 г. журнал «Нейчер» в номере от 22 ноября сообщил потрясающую весть о выделении первого гена у кишечной палочки. Фотографии этого гена обошли тогда весь мир. Это было сделано в лаборатории Дж. Беквита в Гарварде. Открылась реальная возможность прямого манипулирования генами. Еще менее чем через десять лет это привело к рождению современной биотехнологии!
Но самое главное открытие ждало мир через полгода. Чтобы понять его значение, необходимо вернуться ненадолго в год 1939-й. Тогда в «Докладах Академии наук» появилась статья 33-летнего ученого С. М. Гершензона, которая называлась «Вызывание направленных мутаций у дрозофилы». В статье излагались результаты скармливания личинкам мушек «тимусной» нуклеиновой кислоты (ДНК) теленка, в результате чего получали наследуемые изменения крылышек насекомых. Так за пять лет до Эйвери, Маккарти и Маклеода была доказана возможность чужеродной ДНК влиять на наследственные признаки организма. К сожалению, началась война, и мы утеряли свой приоритет в этой области.
Значительно позже, уже в 1960 г., Гершензон вернулся к этой проблеме, но решил модифицировать опыт. Среди вирусов, поражающих гусениц бабочек, известен так называемый «вирус ядерного полиэдроза» (ВЯП), который под электронным микроскопом похож на «полиэдр», или многогранник.
Так вот, Гершензон заразил гусениц не молекулой ДНК вируса, а его РНК, выделенной из клеток, пораженных ВЯП. И получил прекрасные вирусные частицы, свидетельствовавшие о том, что информация могла считываться не только с ДНК для синтеза РНК, но и наоборот! Это было непостижимо, ведь все знали, что генетическая информация идет только в одном направлении, как же она может идти в обратном!
Но если факты свидетельствуют об обратном, тем-хуже для фактов! Тем не менее похоже, что идея уже витала в воздухе. Несколько позже к ней пришел Г. Темин из Висконсинского университета (там работал Бидл). Ему тоже никто не верил, но он упорно — десять лет — работал над выделением фермента, работающего в «обратном» направлении. И вот в мае 1970 г. на Международном противораковом конгрессе в Хьюстоне он сообщил о победе! В том же мае на симпозиуме по количественной биологии в Колд- Спринг-Харборе с подобным сообщением выступил Д. Балтимор из Массачусетского технологического института (Бостон). Новый фермент получил название «обратная», или «реверсивная», траискриптаза (РТ), поскольку осуществляет синтез нуклеиновой кислоты как бы в обратном направлении. Советский академик В. А. Энгельгардт предложил называть РТ «ревертазой», что пришлось всем по вкусу. А академик А. А. Баев назвал новый метод синтеза «путь вперед, шагая в обратном направлении».
В 1970 г. журнал «Ныо-Сайентист», издающийся в Лондоне, поместил в номере от 25 июня репортаж «Центральная догма биологии перевернута вверх ногами». Имелось в виду, что Темин и Балтимор повернули вспять привычный ход. мыслей биологов — в очередной раз! Первый раз тз сделали за чуть более пятнадцать лет до этого Уотсон и Крик, и вот опять. Появился даже термин «теминизм», с чем был решительно не согласен Гершензон, написавший в редакцию журнала «Нью-Сайентист»:
«Сэр, я вполне согласен с автором статьи в том, что факт способности РНК быть матрицей для синтеза ДНК очень важен для молекулярной биологии и должен привести к практическим результатам. Однако я хотел бы заметить, что термин „теминизм“ вводит в заблуждение. В действительности же образование ДНК на матрице РНК было открыто в нашей лаборатории в 1960 г., и первые результаты этой работы были опубликованы за несколько лет до появления первой статьи д-ра Темина по этому предмету. С тех пор мы подтвердили в широких опытах это явление. Я прилагаю оттиск одной из наших первых статей и список наших статей по этому вопросу.
Искренне Ваш, профессор Гершензон С.»
Письмо профессора было опубликовано журналом, поскольку никто не мог спорить с нашим приоритетом в данной области. Но хотелось бы сделать и одно небольшое пояснение.
Ажиотаж вокруг результатов Темина и Балтимора, которым всего через пять лет вместе с Р. Дальбекко вручили Нобелевскую премию, возник не только потому, что они открыли, или повторили открытие нового биологического явления, а потому, что они выделили новый фермент, чего в лаборатории Гершензона не было сделано, потому что не было такой совершенной техники анализа. Все преимущество американских исследователей сегодня перед миром как раз и заключается в этом техническом совершенстве, превосходном лабораторном оборудовании, которое создают и разрабатывают многочисленные первоклассные фирмы. Ведь тому же Темину тоже десять лет никто не верил, пока он не представил на всеобщее обозрение наработанный им фермент. Фермент, который сделал возможным звонок Поллака Бергу.
С помощью РТ стало легко выделять и нарабатывать отдельные гены. Для этого больше не надо было искать определенный участок ДНК, «вырезать» его с помощью специальных ферментов и т. д. Все стало проще и «наоборот». Необходимо было просто стимулировать ген к работе, в результате чего он нарабатывал большие количества и-РНКовых копий, которые относительно легко выделяются из клетки. А потом с помощью РТ можно было сделать копию гена в виде ДНК. Чтобы не путать эту сделанную человеком ДНКовую копию с обычным геном клеточной ДНК, «копийный» ген стали обозначать к ДНК.
Теперь скажем два слова относительно «плазмиды». Плазмиды представляют собой крохотные ДНКовые колечки, которые могут «размыкаться» ферментами, встраивать новый ген и переносить его; от клетки к клетке. Впервые с плазмидами ученые столкнулись, когда у микроорганизмов была выявлена устойчивость (резистентность) к антибиотикам. Оказалось, что бактериальные плазмиды несут гены, кодирующие синтез белка, разрушающего молекулу антибиотика. Плазмиды свободно плавают в цитоплазме кишечной палочки, перенося между клетками этого микроорганизма, живущего у нас в толстом кишечнике, «оперативную» генетическую информацию. Ген при необходимости можно также «включить» в геном вируса, который, заражая клетку, размножится в ней и даст много копий необходимого нам гена. Собрав эти копии, мы можем «прочитать» ген, то есть расшифровать последовательность нуклеотидов.
Этот процесс получения копий назвали «клонированием». Слово «клон» в родстве со старым шотландским «клан». Так жители суровой Шотландии называли двенадцать родов — Макинтоши, Макговерны, Макклинтоки и т. д., которые вели борьбу не на жизнь, а на смерть за свою независимость от англичан.
Сегодня процесс чтения генов пока невозможно представить себе-без их клонирования. Обычно это делается следующим образом: ген «нарезается» специальными ферментами на кусочки по 300–400 нуклеотидов, после чего они встраиваются в геном фагов. Таким образом, создается «фаговая библиотека», позволяющая наработать достаточное количество генетического материала. Обычно размножение фагов осуществляется в кишечной палочке — «рабочей лошадке» современной биотехнологии. Последнее время это стало возможно делать и с помощью клеток млекопитающих в культуре, но это гораздо дороже, потому что кишечная палочка весьма неприхотливый организм. Ее потребности не сравнить с «запросами» высокоорганизованных клеток млекопитающих. Но кишечная палочка имеет свой недостаток — с ней бывает трудно получить достаточно полноценный по своим функциям человеческий белок.
И последнее, чтобы можно было дальше продолжать наш рассказ о моратории Берга. Мы уже неоднократно говорили: «разрезать» ДНК, «встроить» ген и т. д. А что все это значит?
В 1959 г. Нобелевскую премию получили С. Очоа и А. Корнберг из Стэнфордского университета. Им удалось впервые выделить особые белки, которые могут «сшивать» или «склеивать» нуклеотиды в полимерные цепочки, синтезируя тем самым макромолекулы ДНК.
Один из таких ферментов был выделен из кишечной палочки и назван ДНК-полимераза. ДНК- полимераза осуществляет синтез ДНК на матрице ДНК. Обратная транскриптаза тоже относится к классу
