О генах и мембранах

О генах и мембранах

Есть еще одно распространенное заблуждение: будто бы гены контролируют работу клеток, в которых размещаются. Это, однако, слишком большое преувеличение. Каждый ген – не больше чем рецепт для синтеза определенного протеина, маленького кирпичика в строительстве клетки. Любые две клетки в нашем организме обладают идентичным набором генов и, следовательно, одинаковыми книгами рецептов. Но выбирая тот или иной рецепт, можно получить более ста типов клеток, от нейронов до мышечной ткани. Детали этого процесса до сих пор остаются скрытыми от ученых, но в большинстве случаев активность генов (генетическая экспрессия) контролируется комбинацией нескольких регуляторных молекул. Каждая из них влияет на работу множества генов, и одновременно одни и те же молекулы могут действовать в разных типах клеток на разных этапах развития. Таким образом, регуляторные клетки можно сравнить со словами, значение которых меняется в зависимости от контекста. А сочетания слов в осмысленные команды управляют всем остальным. Это означает, что эффект от введения в клетку новой регуляторной молекулы зависит от собственной истории клетки и того, какие молекулы в ней уже работают. Некоторые из молекул могут не функционировать вообще (по крайней мере, так кажется), в то время как другие являются наиболее важными кусочками мозаики, которая, будучи собранной, запускает весьма важный процесс – формирование глазного яблока, например[237].

Синтез некоторых регуляторных молекул запускается генами в самой клетке. Но для того, чтобы развитие тела шло без ошибок, каждая клетка должна управлять процессами, протекающими в остальном организме. Именно для этого осуществляется сообщение клетки с ее окружением через мембрану, функция которой не ограничивается объединением клетки в единое целое. Мембрана контролирует поступление веществ внутрь клетки и обратно, а также химические процессы, происходящие в самой клетке. Эти функции мембраны обеспечиваются встроенными в нее интегральными мебранными белками (ИМБ). В мембране каждой клетки таких белков сотни тысяч[238]. Типы ИМБ также исчисляются тысячами, но каждый из них можно отнести к одному из двух обширных классов. Рецепторы мембраны клетки – это молекулы, принимающие сигналы в виде молекул или в виде энергии – звука, света или радиоволн. Каждый рецептор приспособлен для конкретного сигнала – молекулы или энергетического воздействия строго определенного типа. Получая сигнал, ИМБ меняют форму, тем самым вызывая каскад химических реакций внутри клетки. Второй класс ИМБ – это эффекторы, в своем принципе работы они подобны клапанам. Когда эффектор распознает ион или молекулу заданного типа, он открывается, пропускает ее сквозь себя – внутрь клетки или наружу – и закрывается снова.

В целом, у ИМБ есть несколько главных функций, и среди них – регуляция генетической экспрессии. Некоторые молекулы, поступающие в клетку, сами по себе являются генами-регуляторами, другие запускают химические процессы, в которых рождаются регуляторы. Иначе говоря, регуляторы могут синтезироваться в ответ на сигналы, получаемые рецепторами. Еще одна функция мембраны – в управлении основными клеточными процессами: питанием, экскрецией, энергообразованием. Кроме того, мембрана отслеживает состояние окружающей среды клетки и производит соответствующие изменения в ее биохимии. Частью этого процесса мониторинга является обмен информацией о здоровье и жизнедеятельности с соседними клетками. Таким способом клетки совместно координируют свою работу по поддержанию жизнедеятельности организма, не нуждаясь в иерархической системе управления. Для этого каждая клетка должна «помнить» присущий ей набор регуляторных молекул и активированных генов – ведь эту информацию она должна передать новой клетке, когда сама состарится и умрет.

Под воздействием внешних условий меняется не только химия клетки. Количество рецепторов и их чувствительность также изменяется в соответствии с концентрацией особых сигнальных молекул в межклеточной жидкости[239]. Другими словами, распределение ИМБ представляет собой память о прошлых состояниях организма. Например, если нам не удается вовремя сбросить энергию возбуждения после травматического события, клетки подстраиваются к повышенному уровню гормонов стресса, «запоминая» таким образом само событие. Клеточная мембрана также играет существенную роль в самоотождествлении личности. ИМБ содержат особые рецепторы, позволяющие иммунной системе распознавать, что является частью нашего организма, а что – нет. При этом, отмечает Брюс Липтон, «Я» не содержится ни в клетках, ни в рецепторах. Скорее, оно закодировано в сигналах из окружающей среды, под действием которых рецепторы активизируются. Он приходит к выводу, что наша уникальная личность находится не внутри нас, а возникает в наших реакциях на воздействия окружающей среды[240].

Важность генов и мембраны для клетки как системы демонстрируют эксперименты, в ходе которых удаляются отдельные части клетки. Если удалить ядро, содержащее генетическую информацию, клетка не сможет заменять разрушенные белки и размножаться. Однако в остальном она будет поддерживать весь комплекс процессов жизнедеятельности до тех пор, пока повреждения не накопятся в таком количестве, что станут смертельными. Если же из системы удалить интегральные мембранные белки, клетка тотчас впадет в «кому», несмотря на то, что весь ее генетический материал останется в неприкосновенности.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.