Включване и изключване на гените 1987 Kurtzman J, Gordon F
„Включване“ и „изключване“ на гени
Голяма част от това, което се случва с човек в процеса на растеж и развитие през целия му живот, е резултат от „включването“ на едни гени и „изключването“ на други. Пубертетът идва с влизането в действие на много гени, които са били в тялото от раждането на детето, но са били в покой. Менопаузата (спирането на менструацията) настъпва, когато гените, които са влезли в действие при жената около 11-годишна възраст, постепенно спират да действат. Отпадналостта, която съпътства стареенето, може също да бъде резултат от изключване на гени. Един от начините за намеса в тази ситуация на включване би бил да се въведат в стареещия организъм специфични изкуствени включване елементи, които биха принудили гените да поддържат тялото в състоянието, в което е било, когато човекът е бил по-млад.
Генетиците отдавна знаят, че ядрото на всяка клетка съдържа пълен набор от генетична информация, необходима за целия организъм. Човешка чернодробна клетка, например, съдържа генетичните инструкции за създаване не само на здрава чернодробна клетка, но и на сърдечни, нервни, зрителни и други специализирани клетки. В рамките на ДНК на всяка специализирана клетка има хиляди неподвижни генетични инструкции, вплетени в специфичния модел на много милиони компоненти, които изграждат гените.
Но за да функционира нормално, чернодробната клетка (или всяка друга клетка) може да задейства (включи) само определена част от пълната си генетична информация. Освен това по различно време - в зависимост от нуждите на организма - се включват (или изключват) други гени. Например, след като сте изяли много сладък бонбон, тялото трябва да увеличи производството на хормони на панкреаса.жлези, които ще накарат част от захарта да се превърне в енергия, а част да се съхранява като мазнина. Гените, които контролират тази функция на панкреаса, трябва да дадат на клетките на панкреаса "инструкция", според която те произвеждат хормона само когато имат нужда от него. В други случаи тези гени не работят.
Трябва да се добави, че известно влошаване - например намаляване на способността на тялото да разгражда и премахва метаболитните продукти от клетките с възрастта - не винаги се случва "по вина" на отделните гени. По-скоро механизмът за включване и изключване на определени гени и специфични процеси, които са свързани с разграждането на отпадъците, спира да работи или не работи правилно.
Жак Моно беше първият, който проправи пътя за разбирането на механизма за включване и изключване на гените през 1946 г. И след това в продължение на две десетилетия той, заедно с Франсоа Якоб, продължи тези изследвания. И двамата учени са работили в института Пастьор в Париж, център на някои от най-оригиналните и вълнуващи открития в генетиката.
Джейкъб започва кариерата си като хирург, но през 1944 г. получава много тежка рана в Нормандия, след което кариерата на хирург е затворена за него. След това защитава докторската си дисертация в Сорбоната и заедно с Моно започва да изучава механизма за включване и изключване на гените в клетката. Успехът им дойде след дълги години работа.
Работейки с мутантни щамове на E. coli, изследователите установиха, че почти всички гени на бактериите имат механизъм за включване/изключване в единия край. Наричаха го "оператор". Както се оказа, други гени създават протеин, който се свързва с оператора и го затваря, което води до изключване на гена. Те нарекоха този ген "регулатор". Протеините, които са синтезирани от регулатори и "изключени" структурни гени, са наречени "репресори". Генно покритиеоператорът на репресора може да се сравни с поставянето на телеграфен ключ в заключена кутия - механизмът е в идеален ред, но телеграмата не може да бъде изпратена. За откриването на системата оператор-регулатор-репресор Джейкъб и Моно получават Нобелова награда през 1965 г.
Коранът и следвайки неговия пример други учени, следвайки Якоб и Моно, се опитаха да проучат и създадат механизъм за включване и изключване. В Лабораторията по молекулярна биология в Кеймбридж англичанинът Джон Гърдън фокусира вниманието си върху онези вещества в клетката, които могат да бъдат наречени „главни превключватели“ (ножови превключватели). Според учения именно те включват и изключват гените по време на развитието и могат да участват в контролирането на гените на възрастен организъм. Ann Janice Brothers от държавния университет в Индиана вече успя да направи първата стъпка - тя идентифицира един от тези "главни превключватели" на клетката.
Изследването на тези механизми е изключително важно. Ако генетиците имат задълбочени познания за механизмите, които включват и изключват гените, те могат да инжектират на човек серум, съдържащ тези превключватели, и да възстановят жизнените функции, контролирани от гените. Те също така ще могат да използват вещества, наречени "прекъсвачи", за да включват и изключват инактивирани гени. Това ще им позволи да предотвратят или обърнат тези генетични промени, които според някои геронтолози водят до стареене.