МИТОХОНДРИАЛЬНЫЕ ГЕНЫ
РАСТЕНИЯ И… ЧЕЛОВЕКА
Г. Киселева, «НВС»
Название проходившей в Сибирском институте физиологии и биохимии растений СО РАН всероссийской конференции «Структура и экспрессия митохондриального генома растений» вряд ли могло привлечь внимание журналистов. А речь меж тем шла о вещах очень интересных, достаточно новых и касающихся жизни каждого из нас. Я попросила одного из руководителей оргкомитета конференции заведующего лабораторией генетической инженерии СИФИБРа, доктора биологических наук Юрия Константинова пояснить, о чем же говорили ученые генетики, съехавшиеся в Иркутск из разных городов России и из-за рубежа.
— Юрий Михайлович, почему для обсуждения выбрана именно эта тема?
 |
|
— Сегодня общепризнано, что помимо ядерных генов, о которых уже многое известно, существуют еще так называемые неядерные гены. В случае с растениями это гены хлоропластов и гены митохондрий. Как выяснилось в последнее десятилетие, они играют очень важную роль в жизни целой клетки и всего организма. И это связано не только с жизнью растений, но и с жизнью животных и человека. Именно поэтому в последние годы так возрос интерес генетиков к неядерным, или, как мы их называем по месту их локализации, митохондриальным генам. Оказалось, что именно с ними связаны всякие михондриальные болезни, к числу которых относятся болезни пожилого возраста, и нейродегенеративные заболевания, и многие другие. Понимание того, как устроен митохондриальный геном, как он работает и как регулируется его поведение очень важно. Эти знания имеют непосредственные выходы в медицинскую практику, в создание новых биотехнологий для фундаментальных исследований и промышленного использования. Ученые сегодня всерьез озабочены тем, чтобы разработать способы коррекции митоходриальных нарушений.
Мы часто слышим по радио, с экрана телевизора рекламу, предлагающую различные средства, снижающие уровень активных форм кислорода в нашем организме. Что же это за напасть такая? Активные формы кислорода образуются преимущественно в митохондриях (энергетических станциях клеток) и мишенью их воздействия являются, в частности, и расположенные там гены. Нарушаются митохондриальные функции, нарушается снабжение клеток и тканей организма энергией в виде АТФ, и наступают самые нежелательные последствия. Но в одних случаях растительные и животные организмы справляются с этими нагрузками, а в других ферментативные и неферментативные механизмы так называемой «антиоксидантной защиты» по разным причинами не срабатывают, и это может приводить к тяжелым последствиям. Одна из тем на нашей конференции как раз и посвящена обсуждению вопросов о том, как активные формы кислорода действуют на митохондриальные гены и каковы последствия этого влияния. Конечная цель исследователей, которые здесь собрались, — разработка молекулярно-биологическими и генетическими способами новых генотипов растений, которые могут противостоять отрицательному влиянию активных форм кислорода, открытие механизмов управления этими процессами.
— А почему встреча генетиков происходит в Иркутске? Нашим ученым удалось сказать какое-то свое «слово» в этом направлении исследований?
— Заниматься митохондриальными генами, митохондриальной ДНК растений мы начали довольно давно, где-то в середине 80-х. Такая же тематика была и в московских институтах, но там эти исследования свернули, а мы настойчиво их продолжали, хотя может и не в тех масштабах, в которых хотелось бы. В этом году мы сделали попытку собрать специалистов в этой области, организовав конференцию силами двух лабораторий. Проблема редокс-регуляции активности митохондриальных генов и митохондриального генома в целом, которой занимается наша лаборатория генетической инженерии растений, очень тесно связана с изучением функций окислительного фосфолирования и других функций митохондрий, лаборатория физиологической генетики занимается исследованиями регуляции функционального состояния митохондрий с участием стрессовых белков. Эти два направления тесно переплетаются. В каждой лаборатории сделано что-то интересное, о чем можно рассказать на конференции.
— А какой наиболее весомый, на ваш взгляд, результат?
— Относительно недавно наша лаборатория опубликовала статью в соавторстве с французскими исследователями, описывающую природный феномен транспорта ДНК в митохондрии. В настоящее время трудно объяснить, для чего митохондриям растений нужна способность поглощать ДНК, но уже сейчас это свойство вызвало большой интерес исследователей, имеющих дело с изучением обмена генетической информации между отдельными ДНК-содержащими органеллами клетки. Сам феномен импорта ДНК в митохондрии, по-видимому, универсален и может быть применим не только для растений, но и для животных и, вероятно, для человека. Этот механизм транспорта ДНК в органеллы очень важен для разработки эффективного способа переноса генов в митохондрии. Такой способ давно разработан и применяется для ядерных генов, а что касается неядерных (митохондриальных), то общепринятого способа пока нет. Это только один из результатов, который важен с точки зрения использования в исследованиях и фундаментального и прикладного характера. Открытие механизма импорта ДНК в митохондрии растений, природного механизма, позволит в дальнейшем использовать его для целей медицины, развития биотехнологий. Такие работы уже начались и были инициированы именно нашими результатами.
Мы продолжаем свое научное направление — работаем с генами митохондрий растений, но наши сотрудники участвуют и в работах с митохондриями животных и человека, поскольку есть некие общие биологические принципы и свойства, которые их объединяют.
— К чему вы надеетесь прийти в будущем?
— Сейчас стало очевидным, что продолжительность жизни человека обусловлена не в последнюю очередь состоянием его митохондриального генома, и что он может так или иначе повреждаться в течение жизни. Одна из конечных целей исследователей митохондриального генома — увеличение продолжительности активной жизни человека путем модификации признака устойчивости митохондриальных генов и в целом митохондрий к активным формам кислорода. С возрастом, конечно, понижается способность инактивировать активные формы кислорода, и очень важно поддержать организм, помочь ему справиться с негативными влияниями этих потенциально мутагенных факторов. И еще — существуют многочисленные митохондриальные болезни, обусловленные недавно обнаруженными в составе митохондриального генома многочисленными мутациями. Но остается надежда, что со временем можно будет научиться корректировать работу митохондриальных генов, исправлять нарушения их структуры и функции путем замены дефектных генов нормально функционирующими генами с помощью специальных клеточных биотехнологий. Вот такие важные для любого человека надежды может быть и реализуются в будущем в случае успеха исследований по генетической трансформации митохондриального генома высших организмов.
стр. 6
|
