Всі організми рівні перед ДНК

Або чи однакова ДНК всередині організму?

Присвячується 60-річчю відкриття двоспіральної моделі ДНК, зробленої Френсісом Кріком та Джеймсом Ватсоном у 1953 за допомогою зображення, отриманого Розалінд Франклін. За модель двоспіральної ДНК Ф. Крік, Дж. Ватсон разом з Морісом Вілкінсом отримали Нобелівську премію з фізіології і медицини у 1962.

Що об’єднує тяжкі захворювання, які нападають на організм, імунну систему, яка захищає нас від захворювань, та нервову систему?

Всі клітини в людському організмі розвиваються з однієї — зиготи, яка в свою чергу формується при злитті двох батьківських гамет — яйцеклітини та сперматозоїда (див. Словник 1).

В період ембріонального росту та розвитку зигота ділиться велику кількість разів, формуючи велику кількість клітин, всі з яких походять від зиготи. Таким чином формується багатоклітинний зародок — маленький ембріончик.

Кожного разу в процесі поділу зиготи і формування багатоклітинного організму генетична інформація, яка представлена у вигляді певної послідовності нуклеотидів ДНК в ядрі, ділиться на дві частини в процесі реплікації (див. Словник 1).

Словник 1

Гамета — статева клітина, яка зливається з іншою аналогічною гаметою і формує зародок — зиготу в процесі статевого розмноження. Для того, щоб у зиготи залишилася стала кількість хромосом, характерна для виду (у людини — 46), кожна з гамет несе лише їх половинну кількість (23). Не статева клітина називається соматичною і має 46 хромосом.

Реплікація ДНК — спеціальний процес, в результаті якого відбувається подвоєння початкової дволанцюгової молекули ДНК. Процес реплікації відбувається таким чином, що оби дві дочірні клітини отримують по одному ланцюгу материнської ДНК, і добудовують другу половину відповідно. Є чіткі правила побудування другого ланцюга (принцип комплементарності), тому вихідні дві дочірні ДНК є копіями материнської ДНК.

Отже, виходить, що дочірні клітини мають таку саму генетичну інформацію, як і материнська, а всі клітини організму походять від однієї — зиготи. Логічно припустити, що всі клітини у людини мають однакову ДНК, таку саму як і в зиготи, з якої вони розвинулись. Але це не зовсім так і, як буває іноді в природі, є багато цікавих винятків, про які ми зараз і поговоримо.

Мозаїцизм

Мозаїцизм — феномен генетичної відмінності в організмі. Цей термін пішов від чудового мистецького явища — мозаїк, і він добре описує сутність явища мозаїцизму, коли суцільний організм формується з однієї гамети, але має певні відмінності в генотипі клітинних популяцій.

Зображення: Sailko (CC BY-SA 3.0)

Мозаїцизм не слід плутати з феноменом химеризму, при якому різнорідність генетичного матеріалу всередині одного організму набувається завдяки різним клітинам-попередникам, від яких пішли всі інші клітини. При мозаїцизмі різниця в генотипі проявляється лише в певних місцях ДНК, тоді як у химер різні клітини мають весь геном різний, як у різних організмів. Так, наприклад, людина з будь-яким типом пересадки органів буде генетичною химерою (оскільки ті органи, що їй були пересадженні, пішли зовсім з іншого організму — з іншої зиготи). Але генетичний химеризм може формуватися не лише завдяки хірургічному втручанню та медичним маніпуляціям. У фенотипово-нормальних (див. Словник 2) людей також зустрічається явище химеризму.

Словник 2

Фенотип — зовнішній прояв генетичного матеріалу організму. Про здорову людину кажуть, що вона є фенотипово-нормальною.

Цікавий випадок трапився з пацієнткою, яка готувалася до пересадки нирок, і в результаті генетичного тесту несподівано виявилося, що вона не є біологічною матір’ю двох з її трьох синів. Можна було б запідозрити щось… хммм… цікаве, як в серіалах, але після подальших тестів виявилося, що вона — химера по декількох популяціях клітин. Тобто в її організмі існували клітини, які пішли з більше ніж однієї зиготи.

Але явище генетичного мозаїцизму в основному вживається в зв’язку з аномаліями та хворобами. В основі цього лежать дуже прості факти:

· по-перше, якщо мозаїчність проявляється у патології то це — очевидно і “кидається в очі”, якщо ж людина живе з мозаїчним геномом і себе добре почуває — ніхто про це і не дізнається (це логічна хиба “упередження виживання”);

· по-друге, частіше за все детально розбиратися в тому, що відбувається, починають лише коли щось зламалося — навіщо здоровій людині робити собі повний аналіз геному? Звичайно, науковці вивчають повногеномні послідовності деяких людей, але часткове генотипування — пізнання послідовності нуклеотидів ДНК — здійснюється саме у хворих людей.

· по-третє, взяти тканину із здорового організму іноді дуже небезпечно (наприклад, біопсія частин головного мозку) і беруть її лише при чітких патологіях, коли відступати вже нікуди.

От і виходить, що мозаїки асоціюються із хворобами та патологіями.

Але у нормальної, здорової людини ДНК не в усіх клітинах однакова. Більш того, вона повинна бути неоднакова для того, щоб людина була здоровою.