Программное управление экспрессией.

Если уж говорить о механизме управления экспрессией, который охватывает все самые разнообразные факторы, от которых экспрессия зависит, то напрашивается вывод: управление экспрессией производится из души, т.е. это управление имеет чисто программную природу.

Соответствующие программы занимают весьма ответственный раздел в пакете программ, обеспечивающих жизнедеятельность физического тела биологического объекта. В алгоритмах, по которым выстроены программы управления экспрессией, широко используется простейший оператор предусловия: “ Если ситуация такая-то, то делай вот что”.

Примеры можно приводить до бесконечности. Если возросли потребности в кислороде, то увеличить синтез гемоглобина! Если температура опасно понизилась, то начать синтез белков-антифризов! Если тело получило повреждение, то запустить регенерацию! Если в организме обнаружен новый антиген, то приступить к подбору антител к нему!

Кстати, этот подбор антител – процедура не для слабонервных биохимиков. В иммуноглобулинах начинаются перекомпоновки боевых белков. Перебор компоновок продолжается до тех пор, пока не будет найдена конфигурация, “затыкающая” активный комплекс антигена. Если это всё происходит не благодаря управлению свыше, то трудно отделаться от впечатления, что все эти выкрутасы иммуноглобулинов очень нужны им самим.

А биохимики-то сетуют: “ Огромное разнообразие антител неадекватно числу генов, локализованных в лимфоцитах. Например, в клетках человека содержится не более 10⁵ генов, а число вырабатываемых антител на 1-2 порядка больше. Иммуноглобулины являются белками, следовательно, они кодируются соответствующими генами. ” (Комов и Шведова, ‘Биохимия’, 2004).

Вот ещё, проблему нашли! Да разве можно закодировать генами все антитела, которые потребуются, если по ходу жизни появляются всё новые и новые антигены?! И каждый антиген приходится по-новому нейтрализовывать, чтобы не подохнуть. Значит, не все белки кодируются соответствующими генами. У иммуноглобулинов кодируются лишь заготовки, которые затем могут перестраиваться. И они перестраиваются так целенаправленно, что если не признавать программного управления свыше, то останется сделать смешной вывод: молекулы сами отлично знают, что им с собой вытворять.

Ранее (см. “Не нужно нам лишних ферментов! “) мы говорили о том, что допущение воздействий с программного уровня на ДНК и аминокислоты позволяет легко и естественно представить таинство матричного синтеза белков. Конечно же, специальные алгоритмы способны также идентифицировать те структурные гены, экспрессия которых требуется на текущий момент. Вспомним про предшествующие кодирующим участкам ДНК небольшие некодирующие отрезки, где по мнению биохимиков находятся “посадочные боксы” для фермента-расплетазы, а также места для налипания мелкой химической шушеры, которая затрудняет или облегчает поползновения этого фермента.

Некодирующие отрезки, о которых мы напомнили, являются, на наш взгляд, не более чем маркерами, облегчающими доступ к требуемому гену с программного уровня. Действительно, для однозначной идентификации гена требуется задать положения его начала и конца. Если бы не было маркеров, то номера соответствующих пар нуклеотидов пришлось бы отсчитывать, скажем, от самого начала ДНК. Но если вести отсчёты от ближайших маркеров, то такие отсчёты гораздо короче, и, что ещё важнее, гораздо надёжнее, особенно если не забывать, что ДНК может претерпевать перестроения из-за повреждений, мутаций и прочего.

Благодаря наличию маркеров, алгоритмы подготовки к экспрессии примерно таковы: “Если такой-то стимул имеет место, то произвести однократную экспрессию гена, первая пара нуклеотидов которого находится через столько-то пар нуклеотидов от маркера такого-то, а последняя – через столько-то”.

Перед тем, как экспрессировать ген, производится проверка его неповреждённости. Если модификаций в гене не обнаруживается и автоматика принимает окончательное решение произвести экспрессию, то далее, безо всякого расплетания ДНК, производится одномоментная деградация соответствующих резонансных химических связей на протяжении выбранного гена, чтобы из ДНК вывалился одноцепочечный фрагмент. В случае безъядерной клетки этот фрагмент представляет собой готовую матрицу для синтеза молекулы белка, а в случае имеющей ядро клетки требуется ещё процедура удаления некодирующих вставочек из полученного фрагмента.

После того, как матрица готова, включается синтез молекулы белка сразу на всей длине матрицы. Извольте – структурный ген экспрессировался! Как можно видеть, проводимая подобным образом экспрессия ничуть не осложняется тем обстоятельством, что гены, “опекаемые” одним и тем же маркером, могут перекрываться друг с другом.

Ещё раз подчеркнём, что автоматика, управляющая экспрессией, способна принимать решение экспрессировать тот или иной ген, руководствуясь очень широким спектром стимулов. Поскольку, как мы утверждаем, эта автоматика находится на программном уровне (т.е. не в теле, а в душе), то и стимулы, на которые реагирует эта автоматика, также имеют чисто программную природу. И, таким образом, эти стимулы могут отражать различные тонкости в состоянии не только тела, но и души. Вот почему экспрессия некоторых структурных генов может запускаться эмоциями, чувствами и даже мыслями.

Впрочем, самыми обычными рычагами экспрессии структурных генов являются, конечно, запланированные реакции автоматики на концентрацию тех или иных веществ. Эти реакции не имеют ничего общего с “чисто химическим” механизмом управления, который подвержен незапланированным случайностям. Ведь невозможно гарантировать того, что какое-либо новенькое вещество вдруг не окажется сильным регулятором экспрессии тех или иных генов. А на практике это означало бы, что системы, автоматически поддерживающие физико-химические параметры организма в пределах нормы, постоянно растрачивали бы энергию на ликвидацию последствий незапланированного управления экспрессией. Допущение таких растрат свидетельствовало бы о неразумно организованном управлении.

Но в здоровом организме, как известно, таких растрат нет. Экспрессия управляется изумительно разумно, безо всякого химического произвола. Значит, она действительно управляется с более высокого уровня, чем химический. И мы указываем, откуда идёт это управление: из специально разработанных пакетов программ.

Программисты-экспрессионисты не зря старались!

4. “Тихая” экспрессия генов-ключей.

Центральная догма генетики гласит, что носителем всей наследственной информации биологического существа является его геном. Сие означает, что те или иные последовательности нуклеотидов в ДНК кодируют все самые разнообразные признаки облика, анатомии и физиологии этого существа. Если гены, кодирующие эти признаки, действительно существуют, то следует чётко понимать, что эти гены не являются структурными. В самом деле, структурные гены задают первичные структуры белков, а гены облика, анатомии и физиологии отвечают за более высокие уровни организации живой материи, а именно – какой организм выстраивать из имеющихся белков, и как этот организм должен функционировать.

Непосвящённому может показаться странным, но по поводу этих генов научное сообщество соблюдает какой-то заговор молчания. Вот структурные гены – это другое дело. Про них столько наговорят, что тошно станет. А про остальные гены – молчок, да и только. Хотя даже детям известно, что взаправду происходит наследование тех признаков, которые, якобы, кодируются этими замолчанными генами, включая карие глазки, вздёрнутый носик, ямочку на подбородочке и многое-многое другое. С чего же науке помалкивать про эти гены?

А вот с чего. Каким образом записана генетическая информация в структурных генах – это науке известно. Генетический код задаёт соответствия между триплетами нуклеотидов в ДНК и аминокислотами в молекуле белка. Но каким образом записана генетическая информация в генах облика, анатомии и физиологии – это науке неизвестно, хотя она и каркнула на весь мир о том, что геном человека, якобы, полностью расшифрован. “Ищут давно, но не могут найти”, каким же образом цепочки нуклеотидов приводят в итоге к тем же карим глазкам или вздёрнутому носику? Что при этом представляет собой генетический код? Да и есть ли этот код вообще?

Последний вопрос – очень интересный. А возникает он при попытках сопоставить информационную ёмкость генов с теми объёмами информации, которую гены должны на себе нести, чтобы кодировать те или иные признаки. Информационная ёмкость гена определяется количеством информации, описывающим его структуру на уровне последовательности нуклеотидов. Результирующая ёмкость описывается в терминах традиционных единиц информации, т.е. в байтах. Язык байтов можно также применить для описания превращений молекул при биохимических реакциях.

Какую же длину должен иметь ген, чтобы его информационная ёмкость соответствовала объёму молекулярных метаморфоз, происходящих даже при не очень длинной цепочке операций, требуемых для биосинтеза пигмента или витамина? Ген построен всего из четырёх информационных элементов, а описываемые им молекулы – из гораздо большего числа информационных элементов; ген одномерен, а те молекулы – многомерны. У них несоизмеримо больше информационных степеней свободы, чем у гена. Поэтому длина гена, информационно соответствующая цепочке молекулярных метаморфоз, должна быть нереально большой.

Но ведь это ещё не всё. Мы знаем, что эти метаморфозы сами собой не происходят – ими нужно управлять! Потребуется ещё десяток ферментов, которых придётся синтезировать матричным способом, причём под контролем программ, управляющих экспрессией соответствующих структурных генов. Результирующий объём информации окажется настолько огромен, что он на многие порядки превысит информационную ёмкость гена любой разумной длины. И если уж при “кодировании” физиологии ёмкость генов оказывается катастрофически недостаточной, то что же говорить о “кодировании” облика и анатомии, при котором число информационных степеней свободы возрастает ещё больше?

К ужасу сторонников центральной догмы генетики, гены облика, анатомии и физиологии физически не могут быть носителями соответствующих колоссальных пакетов генетической информации. Но, поскольку эти пакеты успешно наследуются, то мы повторяем вывод, который уже сделали прежде. А именно, гены облика, анатомии и физиологии являются лишь ключами к настоящим носителям соответствующих пакетов генетической информации. Причём эти настоящие носители находятся не на физическом уровне реальности, а на программном: не в телах, а в душах.

Можно ли говорить об экспрессии генов-ключей? Как нам представляется, можно и нужно! Например, что означает экспрессия гена, являющегося ключом к пакету программ, который обеспечивает ту самую цепочку биохимических реакций? Это означает, что данный пакет программ находится в действующем, в рабочем состоянии, т.е. что программное управление этой цепочкой биохимических реакций осуществляется, а в итоге синтез нужного вещества идёт! Как можно видеть, результат экспрессии гена-ключа аналогичен результату экспрессии структурного гена. Но, в отличие от “грубой” экспрессии структурного гена, экспрессия гена-ключа является “тихой”, чисто информационной.

По логике вышеизложенного, экспрессия структурных генов находится в подчинённом положении у экспрессии генов-ключей. Именно благодаря “тихой” экспрессии генов-ключей происходит управление экспрессией структурных генов, а значит, и управление матричным синтезом белков.