Расписались на бактерии

История о Левше, подковавшем блоху, больше не впечатляет. Сотрудникам Института Крейга Вентера, объявившим на прошлой неделе о синтезе полностью искусственной ДНК, удалось нечто ещё более удивительное – они подписали бактерию.

Бактерию эту ещё только предстоит создать, однако учёные уже сейчас могут быть уверены, что, когда она появится, её заполнят имена и фамилии создателей. Они записаны генетическим кодом в самой ДНК.

Исследователи сразу объявили, что в участках ДНК, которые не занимают кодирующие её 485 белков гены, содержатся специальные маркеры, своего рода «водяные знаки», которые смогут чётко идентифицировать рукотворный организм, когда искусственная ДНК будет пересажена в бактерию и начнёт работать. Это позволит доказать, что организм действительно искусственный.

Как выяснил британский научно-популярный журнал New Scientist, эти «водяные знаки» – имена и фамилии основных авторов работы, а также название института. Дело в том, что именно буквами латинского алфавита принято обозначать 20 аминокислот из которых состоят все белки всех живых существ на нашей планете.

Ещё 3 литеры (B, J, Z) исторически закрепились за теми парами этих двадцати «строительных блоков» белков, которые невозможно различить кристаллографическими методами. Одной буквой в анализах состава белков кратко записывают аминокислоту, которую не удалось определить, – не удивительно, что это буква X. Букв O и U среди этих обозначений нет вовсе. Впрочем, ни одна из шести учёным не понадобилась.

Например, буквой C обозначают цистеин, R – аргенин, A – аланин, I – изолейцин, а G – глицин. Вместе цистеин, аргенин, аланин, изолейцин и глицин можно записать, как CRAIG – имя Крейга Вентера в латинской транскрипции. И это вполне в духе одиозного генетика и предпринимателя, руководителя института своего имени, в котором была создана искусственная ДНК.

Имена авторов работы, удостоившихся чести поставить свою подпись на бактерии, вместе с названием института используют половину латинского алфавита, так что в белковую подпись вошли большинство аминокислот. Не повезло лишь фенилаланину (F), лизину (K), пролину (P), глутамину (Q) и триптофану (W), а вместо буквы U в слове Institute исследователи по примеру древних римлян написали V, закодировав валин.

Кстати, каждую из аминокислот кодирует тройка азотистых основания, причём несколькими возможными способами. Поэтому прочитать имена учёных с ДНК можно, а вот заранее узнать, как они её туда записали, – нет. Подпись защищена от подделки.

Учёные, впрочем, вряд ли будут использовать для создания искусственной бактерии именно эту ДНК. Так что все секреты подписи они опубликовали.

Стройная тяжёлая атлетика

Несмотря на все последние открытия генетики и фармакологии, все достижения диетологов и эндокринологов, физическая нагрузка остается неотъемлемой частью распорядка дня для тех, кто хочет улучшить свою фигуру, что в большинстве случаев означает «похудеть».

Однако вопрос, какая именно нагрузка лучше, до сих пор остается открытым. Традиционно считается, что идеально подходит велосипед (велотренажер), бег, лучше по пересечённой местности, ну а на крайний случай сгодится и беговая дорожка, или «эллипсоиды». Однако вы вряд ли увидите желающего сбросить лишние килограммы на силовых тренажерах или со штангой на плечах.

Причин тому несколько. Во-первых, фигура спортсменов – сравните телосложение более чем стройных бегунов на длинные дистанции и тяжелоатлетов, у которых не редкость встретить и хороший слой подкожной жировой клетчатки. Во-вторых, продолжительность занятий. Если бегать трусцой можно и полчаса, и час, то интенсивно поднимать тяжести, особенно без подготовки, так долго не получится. Отсюда создается ощущение, что при беге тратится гораздо больше энергии, а следовательно – организм избавляется от жира быстрее.

Этот стереотип в некоторой мере поддерживается и биологией. Ранее австралийские физиологи показали, что в ответственных за «бег на длинные дистанции» медленных мышечных волокнах (I типа) содержится куда больше митохондрий, нежели в быстрых (II типа), принимающих основное участие в поднятии тяжестей. Митохондрии отвечают за производство энергии в клетке, «сжигая» питательные вещества. В итоге даже специалисты рекомендуют желающим поддерживать себя в хорошей форме не забывать о пробежках и в случае регулярного посещения тренажёрного зала.

Бостонские биологи готовы оспорить эту точку зрения.

Они утверждают, что поднятие тяжестей способно подтянуть фигуру не менее эффективно, и в подтверждение своей гипотезы ученые создали линию мышей с преимущественным содержанием мышечных волокон второго типа.

У человека соотношение быстрых и медленных волокон в скелетной мускулатуре определяется генетически, и есть еще 5–10% «неопределившихся» волокон, которые можно «подтолкнуть» в ту или иную сторону с помощью соответствующих тренировок. Ученые скорректировали это соотношение у мышей, поиграв с геном Akt1, активируемым обычно при нагрузке сопротивлением, но не усталостью. И опытная, и контрольная группы содержались на богатом жирами рационе.

К удивлению скептиков, мыши не превратились в сильных и толстых сумоистов.

Более того – у мышей вместе с усилением роста мышечных волокон второго типа уменьшилась жировая клетчатка и прошел стеатоз (жировая дистрофия) печени. Эффект наблюдался на уровне всего организма – изменился метаболизм сахаров и жиров, а также активность генов в печени, играющей ключевую роль в регуляции обмена энергии.

Хотя точный механизм эффекта пока не установлен, причина может заключаться в коэффициенте полезного действия и «питательных предпочтениях» мышц. Ведь быстрые волокна используют больше триглицеридов, образуемых из жиров, а не сахаров.

А кроме того, меньше митохондрий, значит, меньше КПД, то есть на одну и ту же работу быстрые волокна тратят больше энергии, чем медленные.

Благодаря открытию ученых, врачи теперь смогут обоснованно назначать силовые тренировки для тех, кому раньше бег трусцой был противопоказан из-за слишком большого веса. Ну а кроме того, копилка генов, способных влиять на количество жира в организме, пополнилась.