Как ГМО спасает планету и почему люди этому мешают - Анна Витальевна Иванова

выделяющееся на фоне остальных. Такие, выходящие за границы основного распределения значения называются выбросами. Говорят, что обычное арифметическое среднее не устойчиво к выбросам. Что мы и наблюдали на нашем примере с ростом. Если бы в главе мы использовали арифметическое среднее, а не медиану, то очень-очень длинные или, наоборот, очень-очень короткие белки могли бы исказить представление о настоящей длине большинства белков в человеческом теле. В отличие от арифметического среднего, медиана устойчива к выбросам – на ее значение не повлияло слишком большое значение роста одного из учеников. Помимо медианы и арифметического среднего очень распространено и полезно также среднее под названием мода. Для данного примера мода также будет равняться 126, так как она означает самое популярное, модное из всех имеющихся в выборке значений. Как и медиана, мода устойчива к выбросам. Использовать каждое из этих средних нужно сообразно ситуации. Не используйте среднее арифметическое, если подозреваете, что в ваших данных могут быть экстремальные значения.

Представляете, сколько потенциальных вариантов можно получить с одного лишь среднестатистического гена?!

В нашем игрушечном примере экзонов было максимум 4, а в реальности их может быть гораздо больше! Средний человеческий ген состоит из 9 экзонов и 8 интронов[146][147]. Но бывают и отдельные уникумы, вроде MLL-гена, который состоит из 36 экзонов, да еще доказанно умеет менять их порядок в некоторых случаях[148]! Теперь представляете себе комбинаторную сложность такой задачи и потенциально возможное количество различных мРНК при относительно небольшом количестве генов в геноме?

Порядок, в котором собираются экзоны в мРНК, не случаен, им управляют соответствующие молекулярные механизмы и регуляторы. Кроме того, все возможные формы сплайсинга для конкретного гена не происходят в один и тот же момент времени в одной и той же клетке. В свое время открытие процесса сплайсинга перевернуло мир биологии. Второй переворот в нем произошел в тот момент, когда стало известно о его альтернативных формах.

Итак, из одного гена эукариотического организма может получаться несколько различных белков. Но зачем нам эта глава в книге о ГМО?

3.3. Троюродные кузены

До сих пор мы говорили о ГМ-бактериях как о незаменимых маленьких помощниках биотехнологов. Но все ли задачи им под силу? К сожалению (или к счастью?), нет. Прокариоты (организмы, не имеющие клеточного ядра, к которым относятся и бактерии) – личности бесхитростные: «читать» свои гены умеют только подряд, со сплайсингом, который необходим для подготовки эукариотических мРНК[149], не знакомы, а уж всякие посттрансляционные модификации для них – непонятная магия. Самое важное в этом контексте для нас следствие в том, что производство весомой части нужных для человечества ГМ-белков из-за этого бактериям мы доверить не можем! Значит, нам нужны родственники поближе. Такие же эукариоты, как мы.

Вариантов тут немало. Каждый из них имеет свои требования к выстраиванию технологического процесса, свои сложности, преимущества и недостатки. Мы двинемся по порядку и эту главу отведем самым маленьким из всего доступного списка помощников ученых и технологов.

Тогда приступим! Пусть внешне они так похожи на бактерии, но внутри они нам почти троюродные кузены. Самое главное в них – наличие ядра, а значит, и всех нужных нам для производства эукариотических белков молекулярных механизмов. Они – одноклеточные грибы, привыкшие жить на жидкой питательной среде. Ну а мы зовем их просто дрожжами.

Научно-исследовательские лаборатории по всему миру вот уже почти сотню лет работают с дрожжами, а в хозяйстве мы применяем их уже много тысячелетий[150]. Полный геном пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae был прочитан даже раньше генома человека – уже в 1996 году, позволив активнее развивать исследования в области генной инженерии[151]. Отработанные на дрожжах методы со временем помогли и в работе с геномами более сложных организмов. За последние 20 лет накоплены огромные базы данных геномов дрожжей, к которым у каждого человека имеется свободный доступ из любого уголка планеты[152]. Применение ГМ-дрожжей не менее широкое, чем у рассмотренных нами выше бактерий. Но за счет нашего с ними более близкого родства доверить мы им можем и более интересные задачи.

3.3.1. Скажите «сы-ы-ыр!»

Сыр. Моих близких с мышами роднит не только схожесть многих генов, но и патологическая любовь к сыру. А моя собака точно готова продать меня с потрохами за всего небольшой кусочек. Традиционные кухни многих народов мира просто невозможно представить без сыра. Более распространенного и любимого всеми продукта и придумать сложно. Не нравится один сорт – на выбор есть еще тысяча. Несмотря на то что сыр – продукт молочной промышленности, часто даже люди с непереносимостью молока могут безопасно употреблять некоторые его виды.

Сыры бывают сывороточные, кисломолочные и сычужные. Вот о последних – то есть о любимых в моем доме маасдаме, чеддере и конечно же пармезане – и будет эта глава.

Традиционно для приготовления таких сыров используется химозин – фермент, который можно получить из перетертых желудков новорожденных телят (иногда используют ягнят или козлят). Животным должно быть всего несколько дней от роду, ведь чем они старше, тем меньше у них вырабатывается предшественника химозина, а другого фермента – пепсина – все больше. А от этого пострадает качество сыра.

Вещество препрохимозин, которое в результате дальнейшей цепочки биохимических преобразований в теле животных превращается в фермент химозин, вырабатывается у разных млекопитающих. У жвачных парнокопытных это происходит в четвертом отделе желудка и начинается еще на стадии эмбриона. Своего пика вырабатываемое количество химозина достигает в первые дни после рождения детеныша. Например, у ягнят это происходит на третий день[153]. Химозин от телят, как правило, стараются получить не позднее 10-го дня жизни.

Препрохимозин вырабатывается в основном у жвачных, но встретить его можно также у котят, тюленей[154] и поросят. Возможно, когда-то раньше он был свойственен еще большему количеству животных[155]. Например, у человека он точно когда-то был! Еще 30 лет назад ученые обнаружили в геноме человека псевдоген (напомню, что псевдоген – это ген, который когда-то был работающим геном, но потом в нем что-то сломалось), соответствующий гену, кодирующему препрохимозин у крупного рогатого скота. Когда его изучили, то оказалось, что ген у предков современного человека поломался аж в трех местах сразу: одна буква вывалилась из второго экзона, две буквы – из четвертого. Но самое страшное случилось с экзоном номер 5 – в нем из-за сдвига внутри рамки считывания