Cudowne cząsteczki

W styczniu każdego roku czasopismo „Time” mianuje Kobietę lub Mężczyznę Roku. Aby nie pozostawać w tyle, czasopismo „Science”, publikacja Amerykańskiego Stowarzyszenia Rozwoju Nauki (American Association for the Advancement of Science) wprowadziło własną wersję nagrody. W grudniu każdego roku „Science” wybiera Molekułę Roku. Nagroda została zapoczątkowana w 1993 roku uhonorowaniem cząsteczki p53.

„P” oznacza białko (proteinę), a „53” fakt, że cząsteczka waży 53 000 razy więcej od atomu wodoru. Odkryto ją w 1979 roku, niemal w średniowieczu badań molekularnych. Chociaż wiedziano, że ma ona coś wspólnego z rakiem, była przeważnie lekceważona, aż do roku 1983, kiedy to naukowcy odkryli, iż mutacje genu kodującego to białko występowały powszechnie w nowotworach jelita grubego i że normalne geny działały jako eliminatory guza. Dzisiaj naukowcy szacują, że w 50 (a być może nawet i 80) procentach nowotworów ludzkich mamy w jakiś sposób do czynienia z p53 (sprawa terminologii: gen kodujący p53 ma tę samą nazwę co cząsteczka).

Najlepiej opisać to, co zdarzyło się w badaniach nad p53, przez analogię. Załóżmy, że wysłaliśmy do miasta cztery zespoły poszukiwawcze. Pierwszy zespół miał za zadanie zlokalizować najważniejszego biznesmena, drugi – najważniejszego przywódcę, trzeci – najważniejszego artystę, a czwarty – najważniejszego uczonego. Przypuśćmy, że każdy zespół przeprowadził niezależne poszukiwania, a na końcu wszyscy znaleźli się przy tym samym domu na tej samej ulicy. Z tego możemy wywnioskować, że mieszkaniec tego domu jest niezwykłą indywidualnością.

Coś podobnego zdarzyło się w latach 90. z p53. Badacze z czterech całkowicie różnych dziedzin biologii odkryli, że gen i jego białko odgrywają zasadniczą rolę w zjawisku, jakie badali, i byli następnie bardzo zaskoczeni, dowiedziawszy się, że był on równie ważny w zupełnie innej dziedzinie. Każda z tych czterech dziedzin omówiona jest bardziej szczegółowo w innym miejscu książki. A są to:

• Procesy naprawcze DNA. Gdy nastąpi uszkodzenie DNA, p53 zatrzymuje podział komórki, aż zostanie dokonana naprawa, kieruje również enzymami wykonującymi właśnie naprawę.

• Apoptoza. Jeśli uszkodzenie DNA nie zostało naprawione lub jeśli komórka musi zginąć dla dobra całego organizmu, p53 jest tym, co wyzwala „samobójstwo komórkowe”.

• Hamowanie procesów nowotworowych. Badacze raka wiedzieli od dawna, że działanie niektórych cząsteczek polega na powstrzymywaniu rozrostu nowotworu. Znając rolę p53 w naprawie DNA, nie powinniśmy być zaskoczeni, że należy ona do tego doborowego towarzystwa.

• Regulacja cyklu komórkowego. Naukowcy badający sposób, w jaki dzieli się komórka, odkryli, że p53 odgrywa zasadniczą rolę w tym procesie, szczególnie w jego końcowej fazie.

Ostatecznie p53 okazuje się głównym typem cząsteczki sterującej w komórce. Jej zadaniem jest zagwarantowanie, że komórki potomne otrzymają ten sam DNA, jaki odziedziczyła komórka. Gdy to zawiedzie, jej rola polega na zapewnieniu, że uszkodzona komórka nie przekaże uszkodzonego DNA przyszłym pokoleniom.

Znaczenie funkcjonowania p53 jest oczywiste dla naukowców zajmujących się medycyną i właśnie toczy się wyścig, kto będzie pierwszy w wykorzystaniu tej cząsteczki w leczeniu raka. Możemy już rozpoznać wyraźne zmiany w genie p53 wywoływane związkami rakotwórczymi zawartymi w dymie tytoniowym oraz prześledzić ich wpływ na rozwój raka płuc. Rola tej cząsteczki w rozwoju nowotworów innych narządów jest właśnie przedmiotem badań.

Jednym ze sposobów podejścia do leczenia raka powinno być zastosowanie terapii genowej, być może z wytworzonymi w tym celu wirusami, które będą wprowadzać zdrowe p53 do komórek nowotworowych. Z doświadczeń laboratoryjnych wynika, że skoro tylko komórki rakowe przyswoją sobie dostateczną dawkę p53, popełniają samobójstwo. Innym sposobem jest zalanie guza cząsteczkami p53 w nadziei, że zostaną wychwycone przez komórki i wywołają ten sam skutek.

Istnienie cząsteczki takiej jak p53 stanowi poważny problem dla teorii ewolucji. Jeśli ta pojedyncza cząsteczka jest tak ważna, dlaczego dobór naturalny nie doprowadził do rozwinięcia się układu, który mógłby (przynajmniej częściowo) przejąć funkcje, gdy gen zawiedzie? Takie rezerwy istnieją w przypadku mniej krytycznych cząsteczek i zadziwiające jest, że brakuje ich dla p53.