Последние Новости

19.09.2017
График работы МЦ «Eurolab» в праздничные дни подробнее
18.09.2017
"Золотой стандарт" в лечении опухолей головного мозга: радиохирургия Гамма-нож подробнее
14.09.2017
Выпадение волос? Когда необходимо обратиться к врачу подробнее

От открытия структуры ДНК к расшифровке генома человека


Более полвека назад, 28 февраля 1953 года, Фрэнсис Крик объявил о том, за что позднее получил Нобелевскую премию. "Мы раскрыли секрет жизни", - позднее приводил слова Крика его сподвижник Джеймс Уотсон, тоже Нобелевский лауреат. Эти люди и в самом деле обнаружили нечто подобное. Докопавшись до знаменитой двойной спирали ДНК, они совершили прорыв, который, в частности, позволил разгадать тайну, десятилетиями терзавшую ученых. Еще до Второй мировой войны исследователи выяснили, что мистическая субстанция, которая передает гены от поколения к поколению, - это ДНК.

Результаты открытий Уотсона и Кирка были опубликованы в журнале Nature 25 апреля 1958 года. В последовавшие десятилетия на их основе были совершены важные прорывы в области биологии и медицины.

Можно сказать, что открытие двойной спирали дало толчок последующему полувековому развитию молекулярной биологии, завершившемуся успешным осуществлением проекта «Геном человека».

В июне 2000 года Крейг Вентер и Фрэнсис Коллин (Francis Collins), руководитель проекта «Геном человека», осуществлявшегося в Национальных институтах здоровья США, объявили о событии, названном ими «первой сборкой генома человека». По существу, это была первая реконструкция полного генома человека, выполненная методом беспорядочной стрельбы. Несколькими месяцами позже, в феврале 2001 года, был опубликован первый предварительный набросок генома человека. Обнаружились некоторые удивительные факты.

Например, давно было известно, что большая часть ДНК человека не входит в состав генов. Новые результаты показали, что ДНКчеловека содержит удивительно небольшое количество генов - порядка 30 000-50 000 генов. «Удивительно», потому что ученые ожидали значительно более высоких требований к генетической структуре такого сложного организма, каким является человек. Однако эти гены не организованы в одну длинную последовательность, а состоят из кодирующих участков, называемых экзонами, с вкраплениями случайных последовательностей - интронов. Выясняется, что аппарат, осуществляющий сборку белка, закодированного геном с последовательностью описанного типа, осуществляет выбор между несколькими вариантами компоновки белка. Так, каждый ген человека кодирует приблизительно три различных белка, а не один белок, как можно было предположить, основываясь на центральной догме молекулярной биологии.

Можно считать, что на первом этапе проекта «Геном человека» была расшифрована книга жизни. На следующем этапе предстоит выяснить, что представляют собой все гены и как кодируемые ими белки объединяются, образуя биологический портрет человека. По оценкам ученых, на то, чтобы добыть все данные и понять все механизмы реализации генома человека, потребуется еще одно столетие.

Так или иначе, мы продвигаемся к пониманию полного генетического портрета человека, и это будет иметь грандиозные последствия для медицины и благоденствия всего человечества.

Биографическая справка:

Английский специалист в области молекулярной биологии Фрэнсис Харри Комптон Крик родился 8 июня 1916 года в Нортхемптоне, умер 29 июля 2004 г. В 1934 году он поступил в Университетский колледж в Лондоне для изучения физики и окончил его через три года, получив звание бакалавра естественных наук.

 

В военные годы Крик занимался созданием мин в научно-исследовательской лаборатории Военно-морского министерства Великобритании. В 1944 году Крик переключился на биологию. Он получил стипендию Совета по медицинским исследованиям и в 1947 году начал работать в Стрэнджвейской лаборатории в Кембридже. Здесь он изучал биологию, органическую химию и методы рентгеновской дифракции, используемые для определения пространственной структуры молекул.

Изучая вопрос, определенный им как "граница между живым и неживым", Крик пытался найти химическую основу генетики, которая, как он предполагал, могла быть заложена в дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК).

В 1951 году американский биолог Джеймс Д. Уотсон пригласил Крика на работу в Кавендишскую лабораторию.

Джеймс Девей Уотсон родился 6 апреля 1928 года в Чикаго. В Чикаго он получил начальное и среднее образование. Проучившись два года в средней школе, Уотсон получил в 1943 году стипендию для обучения в экспериментальном четырехгодичном колледже при Чикагском университете. Став бакалавром естественных наук в университете Чикаго в 1947 году, он продолжил образование в Индианском университете Блумингтона.

 

Уотсон написал диссертацию о влиянии рентгеновских лучей на размножение бактериофагов и получил в 1950 году степень доктора философии. В Дании он проводил изучение биохимических свойств ДНК бактериофага. Уотсон пришел к мысли исследовать химическую структуру нуклеиновых кислот. В октябре 1951 года ученый отправился в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета.

Начиная с 1952 года Крик и Уотсон решили попытаться определить химическую структуру ДНК.

В течение последующих восьми месяцев Уотсон и Крик обобщили полученные результаты с уже имевшимися, сделав сообщение о структуре ДНК в феврале 1953 году.

Согласно модели Крика-Уотсона, ДНК представляет двойную спираль, состоящую из двух цепей дезоксирибозофосфата, соединенных парами оснований аналогично ступенькам лестницы. Посредством водородных связей аденин соединяется с тимином, а гуанин - с цитозином. С помощью этой модели можно было проследить репликацию самой молекулы ДНК.

В 1953 году Крик и Уотсон завершили создание модели ДНК. Это позволило им вместе с Уилкинсом через девять лет разделить Нобелев-скую премию 1962 года по физиологии и медицине.

После опубликования описания модели в английском журнале "Нейче" в апреле 1953 года тандем Крика и Уотсона распался.

Уотсон был назначен старшим научным сотрудником кафедры биологии Калифорнийского технологического института в Пасадене (штат Калифорния). В 1955 году, когда он работал ассистентом профессора биологии в Гарвардском университете Кембриджа. В 1958 году Уотсон был назначен адъюнкт-профессором, а в 1961 году - полным профессором.

С 1968 году Уотсон - директор лаборатории молекулярной биологии в Колд-Спринг-Харборе. Значительное место в его работе заняли нейробиология и изучение роли вирусов и ДНК в развитии рака.

Крик в 1953 году получил степень доктора философии в Кембридже, защитив диссертацию, посвященную рентгеновскому дифракционному анализу структуры белка. В 1954 году, он продолжил свои исследования в Кавендишской лаборатории, сконцентрировав внимание на расшифровке генетического кода. Крик и его коллеги предложили способ считывания генетического кода. Согласно теории Крика, генетический код составляют триплеты азотистых оснований ДНК и РНК для каждой из 20 аминокислот. Гены состоят из многочисленных основных триплетов, которые Крик назвал кодонами; кодоны одинаковы у различных видов.

В 1962 году Крик стал заведующим биологической лаборатории Кембриджского университета и иностранным членом Совета Солковского института в Сан-Диего (штат Калифорния), где проводил исследования в области нейробиологии.