ДНК: как все устроено

Мы часто слышим о нашем генетическом коде из научных источников и при этом практически ничего не знаем о роли ДНК в нашем организме. Ученый Уильям Ли в своей книге «Защищенный геном. Научно обоснованная программа активации 5 защитных функций организма, которая позволит избежать инфекций и поможет справиться с заболеваниями» издательства «Бомбора» дает не только ликбез по нашему устройству, но и реальные рекомендации, как направить эти знания во благо.

Устройство ДНК

Исходный код ДНК написан химическими соединениями, названия которых начинаются с букв А (аденин), Т (тимин), С (цитозин) и G (гуанин). Ступеньки «винтовой лестницы» состоят из различных комбинаций пар этих букв (A–T и C–G). Последовательность пар, которые кодируют инструкции по сборке белка, называются геномом: это уже не одна, а сразу несколько ступеней нашей «винтовой лестницы». Все вместе гены выдают инструкцию по созданию десяти тысяч белков, необходимых для поддержания жизни.

Как ни удивительно, но все клетки организма умеют считывать исходный код. Они «загружают» код в клеточную машинерию, которая функционирует подобно миниатюрному 3D-принтеру, и на его основе производят белки. Выработка белков происходит незаметно каждую секунду нашей жизни — с момента зачатия и до последнего вздоха. Когда вы слышите термин «геном человека», то под ним следует понимать совокупность всех генов, состоящих из ДНК, которые кодируют все, что нужно организму в течение жизни.

Прежде чем говорить о здоровье генома, давайте представим то невероятное количество ДНК, которое есть в нашем организме. Каждая клетка содержит примерно полтора метра ДНК. Эти нити скручены в катушки, которые образуют хромосомы. В ядре каждой клетки 46 хромосом (23 от матери и 23 от отца). Если бы можно было выдернуть ДНК из всех клеток организма (37,2 триллиона клеток) и выложить их в прямую линию, то получился бы «генетический суперхайвей» длиной 67,5 миллиарда километров. Это расстояние от Земли до Плутона, умноженное на десять! А теперь интересный факт: только 3 процента этого «генетического суперхайвея» составляют наши гены. Остальные 97 процентов ДНК выполняют функцию авиадиспетчеров, которые направляют использование генов.

Так же, как в оживленном аэропорту, где хорошо обученные операторы, сидя за мониторами, обеспечивают безопасный взлет и приземление самолетов, в работе ДНК нужна невероятная точность. Ценой ошибки может стать жизнь. Когда исходный код поврежден, 3D-принтеры в клетках производят или слишком много вредных белков, или слишком мало полезных; не исключена выработка «неправильных», так называемых дефектных белков. Эти отклонения способны привести к пагубным последствиям, так же как неправильные команды авиадиспетчера могут стать причиной промахов, мелких аварий и гибели всех людей на борту.

Повреждение ДНК. Опасности

К сожалению, мир представляет для ДНК сплошную опасность. Внешние факторы несут серьезную угрозу и могут повредить наш исходный код. Несмотря на то что большинство угроз вызвано техническим прогрессом, часть из них имеет нерукотворный характер. Так, одним из самых разрушительных факторов для ДНК является ультрафиолетовое излучение, то есть солнечный свет. Вы мажетесь солнцезащитным кремом перед выходом на улицу? Исследования показывают, что вредные солнечные УФ-лучи, которые пронизывают нашу кожу, провоцируют до 100 тысяч повреждений ДНК каждый час. Если вы вернулись в помещение после лежания на пляже, это совсем не значит, что нападки на ДНК позади. Ученые из Йельского университета выяснили, что после прекращения солнечного воздействия сбой не прекращается. Кожный пигмент меланин, который отвечает за загар и поглощение излучения, умеет хранить энергию. Этот процесс называется химиостимуляцией. Когда вы возвращаетесь в помещение, чтобы остыть от солнечных ванн, накопленная энергия высвобождается и провоцирует мутации ДНК в клетках кожи в течение еще трех часов.

Долгое лежание на пляже опасно для здоровья, но это не единственный способ, которым солнце может повредить нашу ДНК. Если вы когда-нибудь ехали в машине, ловя ветер в лицо, знайте, что всю дорогу УФ-лучи травмировали вашу ДНК. То же самое, но в незаметной форме, происходит во время полета на самолете. Вы наносите солнцезащитный крем перед посадкой на борт? А надо бы. В 2015 году ученые из Калифорнийского университета Сан-Франциско провели исследование, результаты которого были опубликованы в журнале JAMA Dermatology («Архивы дерматологии»). Они установили, что пилоты, летающие всего час на высоте тридцать тысяч футов, через лобовое стекло получают такую же дозу УФ-облучения, как после двадцати минут пребывания в солярии. Как ни парадоксально, но облачная погода лишь усугубляет ситуацию. Верхушки облаков отражают лучи, и они попадают обратно в кабину самолета, повышая риск повреждений ДНК и развития меланомы у пилота и пассажиров.

Солнце — не единственная угроза. Земля тоже излучает радиацию. Происходит это в форме радона, природного газа без цвета и запаха, который проникает в дома сквозь фундамент и, словно невидимый враг, повреждает наши ДНК. Хотя мощность излучения радона на поверхности земли неоднородна, он остается главной причиной рака легких у некурящих. А если вы курите (не надо), вдыхаемый дома радон еще больше повышает риск развития страшного заболевания, который и без того довольно высок.

Продолжая тему, табачный дым для ДНК — это яд. С сигаретным дымом вы вдыхаете примерно четыре тысячи химических соединений, семьдесят из которых канцерогенные, например бензол, мышьяк и формальдегид. Мне совершенно нечего сказать в защиту этих химикатов. Они вызывают воспаления во всем организме. Не менее опасно пассивное курение. Вторичный дым вызывает повреждение ДНК не только у людей — ваших коллег, родных и друзей, но и у домашних питомцев.

Ковровые пятновыводители, автомобильные растворители и самые обычные бытовые товары, такие как средства для снятия лака, шампуни и краски, выделяют опасные для ДНК летучие соединения. Если ваша машина ездит на бензине, то, заправляясь, вы вдыхаете бензольные пары, способные повредить ваш исходный код. Когда в следующий раз окажетесь на заправке, стойте, отвернув голову от ветра.

Исследования показывают, что нарушения ДНК, спровоцированные токсическим воздействием, могут сказываться на будущих поколениях. К примеру, ДНК отцовской спермы повреждено такими химическими соединениями, как бисфенол А (используется при производстве пластика), диэтилфталат (используется для производства светящихся палочек) и кадмий (обнаружен в керамической глазури и сигаретном дыме).

С помощью эпигенетических механизмов вредные вещества способны изменить гены в сперме, и эти изменения передадутся потомкам. Или другой пример: бензол (в бензине), тетрахлорэтилен (используется при химической чистке) и сигаретный дым, которые воздействовали на женщину в период беременности, могут оставить непоправимый след на ДНК ребенка.

В некоторых случаях повреждение ДНК становится причиной болезни и даже смерти. Однако ее главная директива — остаться максимально нетронутой и быть переданной другим поколениям. Чтобы справиться с поставленной задачей, ДНК противостоит вредному воздействию при помощи защитных механизмов.