Ученые установили, почему шимпанзе не болеют раком
Прочтенный недавно геном шимпанзе поможет людям в борьбе с болезнями, к которым наши ближайшие родственники более устойчивы, чем мы. Рак - одна из таких болезней.Испанские ученые сравнили нуклеотидные последовательности генов, связанных с развитием раковых опухолей, у человека и шимпанзе. Выявлено более 1500 различий. Генетики полагают, что детальный анализ этих различий позволит найти причину загадочной устойчивости обезьян к онкологическим заболеваниям.
Ежегодно в мире около 6 млн человек умирает от рака. По прогнозам ВОЗ, эта цифра через пару десятилетий может удвоиться. Причины рака многочисленны, разнообразны и во многом загадочны. Медики различают более 200 видов онкологических заболеваний, каждое из которых имеет свою специфику, однако у них есть общая основа: неконтролируемое размножение клеток.
Причиной заболевания могут стать самые разные нарушения сложнейших механизмов, контролирующих деление клеток нашего организма, а также их апоптоз - программируемую смерть (точнее говоря, самоубийство). Во многих случаях непосредственной причиной рака являются мутации, возникающие в течение жизни в отдельных клетках человеческого тела. Выявлено множество человеческих генов, мутации в которых чреваты развитием злокачественных новообразований. В большинстве своем это очень важные, совершенно необходимые для жизни гены, отвечающие за целостность организма и не позволяющие отдельным клеткам забывать о том, что главная их задача - функционировать на благо целого.
Помимо прижизненных мутаций, происходящих в отдельных клетках взрослого организма, большую роль в онкологии играет наследственная предрасположенность. Известен ряд генов, определенные вариации (аллели) которых, передаваемые по наследству, влияют на вероятность тех или иных онкологических заболеваний.
Известно, что наши ближайшие родственники - шимпанзе и другие приматы - болеют раком чрезвычайно редко. Причины тому могут быть разные: более здоровый образ жизни, отсутствие характерного только для людей долгого "пострепродуктивного периода" (вероятность рака растет с возрастом, а обезьяны умирают, не успев состариться). Кроме того, устойчивость приматов к раку может быть обусловлена генетическими причинами. Сравнив геном человека с недавно прочтенным геномом шимпанзе, можно попытаться найти те генетические особенности наших родичей, которые обусловили их невосприимчивость к одной из самых страшных для человека болезней.
Хосе Пуэнте из испанского Университета Овьедо и его коллеги из Испании и США сравнили 333 человеческих гена, связанных с развитием раковых опухолей, с соответствующими (ортологичными) генами шимпанзе. Выяснилось, что у шимпанзе имеются ортологи всех этих генов без исключения (это еще раз подтверждает, что гены, связанные с онкологией, относятся к числу жизненно важных). Для сравнения, из 560 генов протеаз (белков, расщепляющих другие белки) человека и шимпанзе 7 отсутствуют либо у одного, либо у другого вида.
Сходство аминокислотных последовательностей белков, кодируемых вышеупомянутыми 333 генами, у человека и шимпанзе составляет 99,38% (что соответствует среднему уровню сходства белков у наших видов). Тем не менее между "онкогенными" белками человека и шимпанзе обнаружено 1542 различия (под единичным различием понимается замена, утрата или вставка одной аминокислоты). Любое из этих различий может оказаться важным, так что авторы обеспечили себя и своих последователей достаточным объемом работы на долгие годы.
Особого внимания, по мнению авторов, заслуживает различие, обнаруженное в гене p53. 72-ую позицию в белке p53 у шимпанзе (и, по-видимому, у всех остальных обезьян) занимает аминокислота пролин, а у людей - аргинин. Правда, не у всех. От 8 до 45% людей (частота аллеля варьирует у разных народов) имеют "обезьяний" вариант белка с пролином в 72-ой позиции. "Аргининовый" вариант белка p53 - чисто человеческое новоприобретение, не встречающееся у обезьян. По некоторым данным, люди с таким белком имеют повышенные шансы заболеть раком (хотя этот факт некоторыми специалистами оспаривается и нуждается в дополнительной проверке).
Возможно, аргинин в 72-ой позиции дает людям какое-то другое, пока неизвестное, преимущество, более важное, чем повышенный риск онкологических заболеваний. Когда дело касается ключевых белков, контролирующих базовые клеточные функции, даже изменение одной аминокислоты может иметь множество разнообразных последствий, и не так-то просто найти оптимальный компромисс между разнообразными и противоречивыми "требованиями", предъявляемыми организмом и внешней средой к каждому такому белку.