Подобные звёздам нейроны и двояковогнутым дискам эритроциты, округлые жировые и вытянутые мускульные, работающие на возможность создания иной жизни гаметогонии и пожирающие любую субстанцию, похожую на носителя иной жизни, лейкоциты. Как много клеток в нашем теле, и какие же они разные! При этом в каждой из них одна и та же генетическая программа.
ДНК клетки коры больших полушарий абсолютно идентична ДНК клетки коры почек. Однако нефрон не может стать заместителем нейрона, хотя и у того, и у другого есть все необходимые гены как для фильтрации крови, так и для фильтрации поступающей информации. За очень малым исключением (эритроциты, гаметы и некоторые другие) наследственная информация в каждой нашей клетке одна и та же, а форма и функции клеток разные. Почему?
Да, ДНК одна и та же. Значит и гены одни и те же. Но вот только работают в клетке вовсе не все гены, а лишь часть из них. Причём в разных клетках - разные гены. Например, в мускульной клетке активны те, что отвечают за выработку белков актина и миозина, образующих основу мышечных волокон. Бета-клетка поджелудочной железы ни актин, ни миозин не вырабатывает, зато в ней функционирует ген, связанный с белком инсулином, без которого не избежать сахарного диабета.
Активные работающие в клетках гены называют экспрессивными. Экспрессия - это способность генов функционировать, то есть собирать на себе как на матрице свои копии - информационные (матричные) РНК, на которых потом будут синтезированы соответствующие данному гену белки
У каждого вида клеток свой набор экспрессивных активно функционирующих генов. А чем в это время заняты гены остальные? Ленятся? Отдыхают? Скорее они молчат, потому что им "заткнули рот", заблокировали их способность функционировать - участвовать в транскрипции (синтезе и-РНК). Как можно заблокировать ген, сделав его неактивным? Способов несколько. Я перечислю самые распространённые.
Способ 1. Катушечный
В статье "Почему тонкие и очень длинные нити ДНК не запутываются?" о том, что длиннющая нить ДНК клетки намотана, как на катушки, на особые клеточные белки - гистоны, образуя комплексы дезоксирибонуклеиновой кислоты и белков - нуклеосомы. Понятно, что те участки ДНК, что закрыты новыми витками наследственной нити, функционировать (участвовать в сборке своих копий) не могут. Ферментам и нуклеотидам РНК совсем непросто до них добраться. И предпринимать серьёзные усилия для того, чтобы-таки преодолеть препятствие в виде нуклеосомы, фермент РНК-полимераза (главный при транскрипции) будет только в том случае, когда увидит на гистоне определённый сигнал, "говорящий" ему о том, что ради этого гена всё же нужно постараться. Что это за сигнал такой? Естественно химический. К торчащим из "катушки" наружу концам белков-гистонов (смотрите рисунок ниже) прикрепляются различные вещества, как разрешающие транскрипцию, так и запрещающие её. Кстати, сигнальные флажки могут и меняться с течением времени или в зависимости от ситуации в клетке и вне её. Так, скажем, белок инсулин в бета-клетке поджелудочной железы не постоянно образуется, а при повышении уровня глюкозы в омывающей клетку крови. Перед началом экспрессии отвечающего за синтез инсулина гена на определённом гистоне непременно сменится химический радикал.
Способ 2. Заглушечный
Есть у клетки и особые "заглушки", которые она надевает на радикалы некоторых нуклеотидов ДНК. Такими заглушками выступают химические вещества. Чаще всего это метильные группы. Потому биохимики этот процесс называют метилированием. К чему приводит метилирование участков генов? Нуклеотид РНК, который во время транскрипции должен по принципу комплементарности соединиться со своим собратом (нуклеотидом ДНК), просто не опознаёт его! Да и как узнать? Ведь сигналом "Это он!" является конфигурация нуклеотида, не только химически, но даже и геометрически подходящая комплементарному партнёру. На картинке всё видно:
Навязавшиеся метильные группы (заглушки) меняют пространственную конфигурацию участков гена и лишают комплементарные нуклеотиды возможности соединяться подобно пазлам.
Нуклеотид к нуклеотиду не подходит - транскрипция прекращается! Всё, метилированый ген становится не годным к сборке своих копий.
Способ 3. Репрессивный
Репрессируют же оператора. Оператор - это такой участок гена, который "даёт добро" на транскрипцию. Подробности в статье "Собрались как-то... промотор, оператор и терминатор"
Так вот, оператор может ведь добро и не дать, если будет на Колыму отправлен химически провзаимодействует с особым белком-репрессором, который вырабатывается в этой же клетке. Оператор молчит - молчит и ген, а значит белки, за которые он отвечает, в данной клетке не вырабатываются.
Получается, что клетку делает именно такой, какой она должна быть, система ограничений, накладываемых на внушительную часть содержащихся в её ДНК генов. Функционируют в ней, вырабатывая характерные именно для неё белки, лишь гены, свободные от прессинга