Читаем Геном полностью

На очереди уже стоял следующий сюрприз. В 1983 году группа ученых из лаборатории Уолтера 1еринга (Walter Gehring) в Базеле обнаружила, что все гомеозисные гены содержат внутри одинаковую последовательность из 180 нуклеотидов. Ее назвали гомеоблоком. Сначала это показа­лось странным: если все гены одинаковы, то почему один дает команду на развитие лапок, а другой — на развитие уси­ков? Но, видимо, эти команды зашифрованы в остальной части генов. У всех электроприборов есть вилка для вклю­чения в сеть. Невозможно отличить тостер от лампы, если смотреть только на вилку электропитания. Аналогия между гомеоблоком и вилкой включения в сеть оказалась очень близкой. Гомеоблоку соответствует фрагмент белка, с помо­щью которого этот белок может прикрепляться к молекуле ДНК и включать или выключать другие гены. Все гомеозис­ные гены оказались прописями регуляторных белков, роль которых состоит в управлении другими генами.

Ученые использовали стабильную структуру гомеоблоков для поиска гомеозисных генов в других геномах точно так же, как старьевщик роется на свалке в поисках приборов с вилками электропитания. Коллега 1еринга Эдди де Робертис (Eddie de Robertis), действуя, скорее, интуитивно, обнару­жил среди генов лягушки такие, в которых содержалась по­следовательность нуклеотидов, напоминающая гомеоблок. Затем ученый перешел к генам мыши. И здесь нашлись гены практически с таким же участком ДНК из 180 «букв». Точно так же, как и у дрозофилы, в геноме мыши эти гены были объединены в кластеры (отличие состояло в том, что было обнаружено четыре кластера гомеозисных генов) и, более того, в кластере гены были организованы в том же порядке: спереди — «ген головы», сзади — «ген хвоста».

Обнаруженная гомология между мышью и мушкой дро­зофилой была довольно неожиданной, поскольку означала, что для правильного развития эмбрионов всех организмов важно не только наличие нужных генов, но и их правиль­ная очередность на хромосоме. Но еще больше поразило то, что гомеозисные гены мухи и мыши были сходными. Так, первый ген в кластере у дрозофилы, названный lab, в точности походил на первые гены трех кластеров в геноме мыши: аг, Ы и di, — и все последующие гены в кластере соот­ветствовали своим аналогам в обоих геномах (McGinnis et al. 1984. A homologous protein coding sequence in Drosophila homeotic genes and its conservation in other metazoans. Cell 37: 403-408; Scott M., Weiner A. J. 1984. Structural relation­ships among genes that control development: sequence homo­logy between the Antennapedia, Ultrabithorax, and fushi tarazu loci of Drosophila. Proceedings of the National Academy of Science of the USA81: 4115-4119).

Есть, конечно, и отличия. В геноме мыши 39 Нох-генов, организованных в четыре кластера, и в конце каждого кла­стера есть по пять дополнительных генов, которых нет у дрозофилы. Кластеры также отличаются между собой. Некоторые гены представлены в одних кластерах и про­пущены в других. Но сходство гомеозисных генов мухи и мыши все же будоражит воображение. Это было настолько неожиданное открытие, что многие эмбриологи даже не восприняли его всерьез. Было очень много скептицизма и разговоров о том, что открытие является результатом силь­ного преувеличения случайных совпадений. Один ученый вспоминал, что когда впервые услышал об этом открытии, сразу же отбросил его как «очередную сумасбродную идею Геринга». Но очень скоро стало ясно, что Геринг не шутил. Джон Мэдцокс (John Maddox), редактор журнала Nature (Nature— самый рейтинговый и авторитетный междуна­родный биологический журнал — примеч. ред.), назвал это открытие самым важным за последние годы в генетике. Эмбриологи должны низко поклониться мушке дрозофиле. В геноме человека тоже есть //ох-кластеры. Их столько же, сколько и у мыши, и один из них — кластер С — лежит на хромосоме 12.