Исследование протеинов в Цюрихском университете: www.mol.biol.ethz.ch/
Важное место в планах ученых занимает исследование головного мозга человека. Мозг изобилует белком. В любой его клетке содержится более 10 тысяч различных белковых молекул — больше, чем в любой другой клетке человеческого тела. Их деятельность составляет биологическую основу нашего мышления. Разнообразные гормональные реакции — и даже простое чувство голода — непоправимо вторгаются в ход наших мыслей.
Все эти белковые молекулы постоянно взаимодействуют. Их количество, как и внешний вид, меняется: там к белковой цепочке прилепился кусочек сахара, там — фосфатная группа. Добавьте к этому, что головной мозг удивительно многолик. Любая ею клетка не похожа на другую. Все они ведут себя по-разному: одна реагирует на серотонин, другая — на дофамин, третья...
Все происходящее вокруг нас ежесекундно отражается на «содержимом» головного мозга. Переживания, впечатления, воспоминания и идеи оставляют свой — подчас неизгладимый — след в клетках мозга, «перезаписывают» их, как магнитофон — вставленную в него кассету. Как все это прикажете исследовать, измерить, исчислить?
Возьмем, например, такой процесс, как образование синапсов, то есть соединений между отдельными нервными клетками. Что происходит при этом? Чем больше ученые исследуют данный процесс, тем более сложным он кажется.
Под микроскопом видно, как у нервной клетки появляются выросты, как они превращаются в этакие ручки, которыми нейрон шарит вокруг себя. На ручках то вырастают, то исчезают пальчики. Ручки движутся бесцельно, но вот, что-то заметив, один из пальчиков замирает, и тут же в этом направлении вытягивается рука — вытягивается, чтобы схватить руку другой клетки.
В этом хаотичном процессе есть своя закономерность. «И на поверхности нервных клеток, и в разделяющем их пространстве имеется множество сигнальных молекул, -- говорит немецкий нейробиолог Мелитта Шахнер. — Уже сейчас мы можем назвать около сотни подобных молекул, но, на самом деле, их, наверное, раза в два больше».
Эти сигнальные молекулы, мельтешащие в ткани мозга, образуют бессчетные улицы, трассы, колеи, трубопроводы — гигантскую сеть дорог и коммуникаций, живущую особой жизнью. Сто миллиардов нервных клеток, заключенных в узилище черепа, могут образовывать до ста триллионов синапсов. Тут уж не килограмм мясистой массы — туг настоящий небосвод, испещренный звездами: галактика, вспыхивающая в голове человека в день его появления на свет.
Особенно интенсивно синапсы образуются в раннем детстве. Впрочем, эта способность не утрачивается и в глубокой старости. Мозг человека до последних мгновений жизни готов отражать и воспринимать окружающий его мир. По словам Шахнер, «перед тем как образовать новые синапсы, старые клетки омолаживаются, возвращаясь на ту стадию своего существования. когда они еще способны были образовывать синапсы».
Подтверждает эту гипотезу и тот факт, что одни и те же молекулярные процессы зачастую нарушают развитие мозга человеческого эмбриона и мешают взрослым усваивать новое. Вот, например, белковая молекула LI — сигнальная молекула, играющая важную роль в головном мозге. Известны четыре наследственных заболевания, обусловленных дефектом гена, который отвечает за ее выработку. Все эти болезни ведут к резкому ухудшению умственных способностей человека. Отмечено, что подобный дефект наблюдается, например, у детей, чьи матери злоупотребляли алкогольными напитками. Неумеренное потребление алкоголя также нарушает выработку белковой молекулы L1.
Впрочем, было бы наивно думать, что любая белковая молекула имеет строго определенную функцию. Слишком уж сложно устроен головной мозг. «В действительности, — говорит Шахнер, — мы имеем дело с целым клубком молекул». И все же когда-нибудь, в этом уверены исследователи протеома, мы научимся моделировать, что происходит, если изменяется содержание той или иной белковой молекулы. А меняется оно постоянно.
Немецкий биолог Иоахим Клозе, изучая мышей, констатировал, что их организм более или менее равномерно вырабатывает всего лишь 27 процентов видов белковых молекул. Содержание остальных видов молекул в тот или иной период жизни резко меняется. Очевидно, то же самое, пусть и в других пропорциях, справедливо и в отношении людей.
Однако с возрастом эти перемены происходят все реже. Обмен веществ стабилизируется. В конце жизни — вернемся к опытам Клозе — уже 81 процент всех видов белковых молекул вырабатывается примерно в одном и том же количестве. В преклонном возрасте колеблется лишь уровень выработки примерно пятой части белковых молекул. По мнению исследователей, наблюдение за этими молекулами поможет разгадать тайны старости. Так, мечта о «человеке прозрачном» смыкается с мечтой о «человеке бессмертном».