Молекулярный механизм эволюции

Вернёмся, однако, к защитному белку HSP-90. Где его место в нарисованной картине передачи сигналов? Оказывается, сигнальные рецепторы очень неустойчивы. Грубо говоря, та цепь звеньев-аминокислот, которая составляет их „хвост“, „тельце“ и наружную „чашечку“, имеет тенденцию менять свою форму под воздействием даже небольших изменений, например, в результате мельчайших изменений в составе этой цепи вроде случайной (в результате „точечной“ мутации) замены одной аминокислоты на другую. Понятно, что такое изменение формы „чашечки“ влияет на её способность узнавать нужную „сигнальную молекулу“ и соединяться с ней. В результате сигнал либо вообще не поступает в клетку, либо поступает „искажённым“ и вызывает иные последствия в наследственных молекулах. Развитие клетки (а порой и организма в целом) может пойти по „аномальному“ пути. Для того чтобы этого не произошло, природа и „придумала“ защитный белок HSP-90. Вторая его функция (кроме защиты от теплового шока) состоит как раз в том, чтобы удерживать рецепторы — передатчики сигналов в той конформации, которая необходима для нормального приёма и передачи сигнала. Упрощённо действие этого белка можно представить себе как чисто механическое (на самом деле, оно химическое) удерживание „чашечки“ рецептора в нужной форме до момента прихода сигнальной молекулы.

При мощном внешнем воздействии молекулы HSP-90 устремляются на борьбу с ним, а это позволяет проявиться скрытым мутациям.

Эта роль HSP-90 была первоначально обнаружена при изучении дрожжей. Было установлено, что при нормальной температуре искусственное (путём химического воздействия) понижение концентрации этого белка в организме дрожжей влечёт за собой полное прекращение передачи в клетки сигналов от тех рецепторов, которые обычно связаны с молекулами HSP-90. То же самое происходит, если вместо искусственного снижения концентрации HSH-90 просто повысить температуру окружающей среды. Оно и понятно: при повышении температуры часть молекул этого белка отвлекается на защиту клетки от теплового шока, а оставшихся молекул, видимо, недостаточно для стабилизации сигнальных рецепторов. Иными словами, при любом — чисто химическом или тепловом — уменьшении числа молекул HSP-90, обслуживающих сигнальные рецепторы, происходит то или иное нарушение нормальных сигнальных путей.

К чему же ведёт такое нарушение? Резерфорд и Лундквист решили выяснить это на примере плодовых мушек, знаменитых дрозофил. В нескольких лабораториях было обнаружено, что у дрозофил можно вызвать такую мутацию в одной из их наследственных молекул, что в результате образующийся в их организме белок HSP-90 окажется „испорченным“. Американские исследовательницы предположили, что это должно повлиять на сигнальные процессы в организмах дрозофил, как влияет на эти процессы снижение концентрации этого белка в организме дрожжей, и задались целью детально изучить последствия таких нарушений. Для этой цели они отобрали коллектив мушек-мутантов с испорченным HSP. Когда они стали скрещивать этих дефектных мушек с обычными, у которых HSP не был испорчен мутацией, то убедились, что заметное число потомков таких пар (дефектный — нормальный) тоже обладает аналогичными дефектами.

Что же могло изменить нормальное развитие мушек с „испорченным“ HSP-90? Существовали три возможности. Во-первых, такие мутанты могли оказаться просто более чувствительными к микроизменениям окружающей среды, что и вызвало появление дефектов их эмбрионального развития, — напомним, что этот белок, кроме своего действия на сигнальные рецепторы, защищает клетки и от всяких стрессов, вызванных такими микроизменениями.