4. Общая схема и принцип специализации клетки.

Как уже отмечалось выше, уже и весь научный мир, точнее фактические руководители мировой генетики, признали, во-первых, что это все процессы специализации клетки – это процессы экспрессии, активации определённых, нужных генов геномов другими, вполне определёнными генами: активаторами или факторами транскрипции; во-вторых, что всё это процессы программирования клеток! Но, это они признали, пока, только на уровне одной клетки! Очевидно, чтобы получить типовую, строго определённую особь данного вида с вполне определённым и давно известным типовым процессом роста, дифференцировка всех клеток должна быть абсолютно строго выверена, т.е. строго формализована и запрограммирована. Главное в этом процессе - это строго определённый порядок специализации вновь появившихся клеток, т.е. согласованная и запрограммированная работа управляющих и регулирующих генов через соответствующие и активированные ими белки.

В рассматриваемом случае, если дана команда клетке на специализацию, то просто необходимо указать этой клетке, какой белок, белковый комплекс, необходимо активировать в ней.

В геноме, в отличие от компьютера, все алгоритмы построены не на цифровом двоичном коде, а на коде из сложных комбинаций, сложнейших сочетаний различных управляющих белков. По сути, в них д.б. записан код (номер) кодирующего участка ДНК и по этому коду будет активироваться нужный ген и, соответственно, клеточный белок. Реализован этот процесс, видимо, с использованием регуляторов транкскрипции (энхансеров и других белков активаторов), которых, возможно, столько типов, сколько и необходимых соматических белков и их сочетаний (комбинаций).

А эти белки - регуляторы транкскрипции - вырабатываются управляющими и регулирующими генами, и в зависимости от конкретного сочетания этих белков в данной клетке образуется именно нужный «белковый градиент», а это и есть фактически код того белок-кодирующего гена, белок от которого и необходим для этой клетки в случае её специализации. Процесс онтогенеза, двигаясь по геному, точнее сразу по многим его частям, последовательно активирует управляющие гены, и, тем самым, последовательно изменяет транскрипционные факторы в образующихся клетках, вызывая активацию процесса экспрессии нужного белок-кодирующего гена и подавляя экспрессию всех (многих) других генов.

Регуляторы транскрипции (РТ), это регуляторные участки ДНК ,стимулы дифференцировки (в т.ч. энхансеры, сплайснсеры, специфические антигены , гормоны и ферменты (циклины, киназы и др)); белки активаторы (в т.ч. транскрипционные факторы, коактиваторы); домены, связывающие лингады (гормоны, ростовые и колонеобразующие факторы, хемокины, кислоты для конформации белков). Кроме того, есть и антирепрессорные домены (группы метилирования и ацетилирования гистонов), которые образуют, так называемый эпигеном.

Их прямое предназначение – последовательно включать, активировать в каждом месте зародыша, в каждой формирующейся клетке этого места именно те гены, которые и должны формировать там соответствующий орган (член), и блокировать, подавлять другие гены генома в этих клетках. Их роль примерно такая же, как и метильных групп и групп активации гистонов. Следовательно, кроме эпигенетических групп (которые, быстрее всего, играют главную роль «включателей процессов»), генами управляют и осуществляют регулирование уровня экспрессии, транскрипции и трансляции специальные регуляторы транкскрипции - целый ряд генов, точнее участков ДНК, управляющих и регулирующих.

Быстрее всего, информация о ргуляторах транкскрипции записана в другой т.н. «некодирующей» части генома: или в диспергированных LTR последовательностях, или заключена в определённой части последовательности «однокопийных некодирующих ДНК». По всей видимости, эта пошаговая последовательность и очерёдность строго и однозначно связана с рассмотренной выше диспергированой последовательностью длинных и коротких молекул ДНК, отвечающей за деление или специализацию (не деление) клеток. Вероятно, последовательность считывания информации в этих участков генома строго синхронизирована. Или, может быть, раз все циклы онтогенеза практически строго типовые, то вполне возможно, что эти обе последовательности (одна определяет программу деления, вторая программу дифференцировки) расположены на геноме оптимальным образом, располагая рядом с определённой короткой (Alu) последовательностью код гена того белка (т.е. соответствующий регуляторы транскрипции), который должен быть реализован в этой клетке при её дифференцировке.

Т.е. каждому такому участку ДНК - молекуле LTR (или «однокопийному некодирующему гену») должен быть поставлен в соответствие свой регулятор транскрипции (РТ), т.е., последовательности S1 соответствует РТ1, последовательности S2 – РТ2; S3 – РТ3 и т.д.

В литературе сказано, что «LTR последовательности очень важны для экспрессии вирусных генов. Они содержат вирусные регуляторные транскрипционные элементы: промотор, энхансер, и другие». Толком функции этих, да и всех других, последовательностей до сих пор наукой не определены. Общее количество LTR последовательностей около 450 тысяч, что, вероятно, вполне хватит, чтобы закодировать 30 тысяч основных белков и ферментов и 150 тысяч белков (но, не 1 млн. белков?) при альтернативном сплайсинге, когда меняется рамка считывания и можно получить 3 модификации исходного белка. Сами LTR последовательности содержат от 1,5 тысячи до 11 тысяч н.п, и занимают около 8% генома.

«Согласно программе ENCODE, одни только сайты связывания факторов транскрипции занимают минимум 8% генома, что существенно превосходит допроектные прогнозы». И что удивительно, эта цифра подозрительно совпадает с объёмом диспергированных LTR последовательностей, которые занимают в геноме человека те же 8%!

Остаётся не ясным только одно: кто и как даёт вовремя, строго последовательно все миллиарды команд - факторов и на деление, и на активацию всех дифференцируемых клеток? Кто и как управляет этими сложнейшими процессами миллиардов активаций? Команды же чётко поступают, причём абсолютно чётко уже миллионы лет!

В целях повышения надёжности процессов онтогенеза, исключения неправильного хода этого сложного процесса, неправильного, укродливого формирования особей, предусмотрено, что при формировании регуляторов транскрипции принимают участие специальная группа управляющих генов, именно определяющих правильное развитие и формирование особи с самого оплодотворения. Это группа, иерархия НОХ генов.