Месяц: Сентябрь 2020

По ссылке – шикарная лекция про вирусы от Евгении Лазаревой @[1040949013:2048:Lazareva Evgenya]

Eсли лень смотреть всю и посмотреть только кусок в тему, про которую пишу ниже, то гляньте на https://youtu.be/0BfpdUkGXgA?t=1025 – про то, как вирус умудряется кодировать 4 гена на суперкороткой кольцевой ДНК. Особо программистам будет интересно.

У этого вируса гепатита В одна из цепей (в кольце) еще и короче другой (у короткой 1700-2800 нуклеотидов) – там всего 3200 нуклеотидов. И вот эта “программа” кодирует четыре гена (которые кодируют 4 белка: HBsAg, HBcAg, полимеразу и белок-регулятор экспрессии генов). Так вот, там тупо не помещается информация для 4 генов на первый взгляд. И знаете, как они вышли из положения? Чтение одной и той же последовательности происходит шестью различными конфигурациями “плавающего окна” считывания. То есть, грубо говоря, один и тот же “бит” участвует в шести “байтах” одновременно.

Сапольски в своих лекциях говорил, что результат интерпретации этой программы дает разные результаты при разном состоянии клетки. Я тогда начал активно гуглить и нарвался на интересный тред на реддите, где описано как органзим понимает, как по одной и той же программе сделать разные клетки для разных тканей организма:

https://www.reddit.com/r/askscience/comments/irxncu/how_does_a_cell_know_what_to_become_if_they_all/

Есть ферменты, которые подавляют или наоборот акивируют гены своим присутствием во время работы полимеразы, то есть, во время чтения и интерпретации “программы”. Эти ферменты могут появляться из внешней среды (например, от мамы у еще неродившегося ребенка или вырабатываться организмом), а могут быть плодом этой же самой программы. Но вообще снос башки заключается в том, что программа, управляемая этими ферментами, может создавать ферменты, которые будут управлять механизмом на следующем цикле, который создаст тоже фермент, который будет управлять на следующем цикле, где и создастся белок. Это часть процесса, который называется “эпитаз”, а такие гены – генами-суппрессорами или генами-ингибиторами. Если интересны примеры, почитайте https://en.wikipedia.org/wiki/Epistasis (англ), там много примеров.

Механизм создания различных изоформ белка из одной и той же “программы” называется альтернативным сплайсингом. Например, организм человека синтезирует не менее чем 100000 различных белков, в то время как число кодирующих их генов примерно 20000. То есть, ингибирование одного из компонентов при наличии сотни остальных дает уже новый белок.

Сапольский рассказывал в лекциях еще то, что эти ферменты-ингибиторы должны при делении клетки попасть в дочерние в прежних концентрациях, а это вероятностный процесс. Если число ферментов в дочерней клетке будет недостаточно для того, чтобы подавить какой-то ген при экспрессии, она начнет плодить не то, что надо, и разовьется какая-то серьезная проблема. Но этого в норме не происходит, потому что есть механизмы исправления ошибок – клетки, в которых оказалось что-то не так, уничтожаются.

Прикиньте, к чему может привести одна ошибка в неудачном месте генома? То есть, механизм, построенный в существенной части на вероятностях и на “балансе чемодана на острие иглы”, оказался очень надежным, если есть много времени на отладку и понятные флуктуации среды. Тоже программистам будет интересно.

Понятно, что чтобы все это заработало, почти невозможно придумать для того дизайн “специально”. Как мы сейчас это представляем, методом “проб и ошибок”: однажды создавшись случайно (на своем первом уровне сложности), а дальше просто выжил в каких-то удобных условиях и помер в 99.9999(9)% неудобных, а 99.9999(9)% вообще не нашли удобных и померли как “вид” не достигнув “цели”, и мы теперь думаем, что это для них механизм был создан эволюцией специально для таких-то условий. Нет, просто организмов очень-очень много, условий еще больше, поколения у простейших организмов у них сменяются быстро, а в запасе было 3-4 миллиарда лет. То есть, программирование методом тыка работает отлично, когда торопиться некуда, а в твоем распоряжении бесконечные ресурсы

Но выглядит как мейджик, ей богу.

P.S. О чем еще писать в ФБ с утра через 5 минут после просыпания.

https://youtu.be/0BfpdUkGXgA?t=1025