Регуляция передачи информации. Общая суммарная длина всех участков структурных генов составляет у человека лишь около 25% протяженности цепочки ДНК. Кроме них в составе ДНК значительное место занимают гены, не содержащие наследственной информации («молчащие» гены, или интроны), выполняющие различные регуляторные функции.
Эти гены, вместе с системами гормонов и нервными влияниями в организме, обеспечивают нормальное протекание физиологических процессов в разных условиях жизнедеятельности. Они не включаются в конечно сформированную информационную РНК и не определяют последовательность аминокислот в синтезируемом белке.
Специальные механизмы обратной связи в клетках контролируют нормальное содержание белковых структур, ферментов. Если их количество превышает необходимый уровень, то синтез нового белка прекращается. В этом участвуют особые гены — регуляторы и действующий под их влиянием специфический регуляторный белок.
Этот белок связывается с оператором (составной частью оперона) и тормозит процесс считывания информации на матрицу иРНК. И ели же в клетке количество необходимого белка снижается, го процессы считывания и соответственно синтеза недостающего белка возобновляются вновь.
Информация считывается в различных клетках в зависимости от активности гена, периода жизни, потребности в определенном ферменте и пр. Уровень использования информации различен в разных тканях и органах. В соматических клетках взрослого человека активна лишь небольшая часть генома (1-3%). Самый высокий уровень использования генетической информации отмечается в головном мозге, где информация считывается от значительной активной части генома (от 15% до 35%). Объем считываемой в мозге информации растет с ростом ребенка до взрослого состояния.
Однако активность генов, как правило, начиная с детского возраста, снижается в различных клетках, замедляя рост и развитие организма и обуславливая в зрелом и пожилом возрасте постепенное его увядание. Но это замедление вовсе не линейный процесс, так как в определенные возрастные периоды возможна особая активизация генов и быстрое развитие признака (например, скачок роста в переходный период: у девочек в 13 лет, а у мальчиков — в 14 лет — или период резкого увеличения мышечной массы и силы в возрасте 14-17 лет).
От четкости этих регуляторных процессов зависит нормальная жизнедеятельность всех клеток организма. Гены- регуляторы координируют взаимодействие различных генов, моменты их включения, скорость синтеза белка и другие процессы. На важность регулирующей функции указывает то, что в общей цепи ядерной ДНК протяженность участков с генами- регуляторами значительно превышает длину участков со структурными генами, формирующими признаки организма.
Кроме генов-регуляторов, имеются гены-модуляторы. Они на протяжении жизни человека изменяют (усиливают или подавляют) активность ферментных систем и гормонов, подавляют или усиливают активность структурных генов, контролируют частоту мутаций и тем самым существенно влияют на развитие организма. Гены-модуляторы направляют в определенное русло развитие признаков организма, могут усиливать проявление мутаций или подавлять их неблагоприятные эффекты. Их протяженность в ДНК тоже значительна.
Генетическая система, таким образом, регулирует различные функции организма, обеспечивая формирование и активацию гормонов. С другой стороны, сами гормоны влияют на наследственность человека. В лабораторных моделях на животных экспериментально доказано влияние психоэмоционального стресса на генетические процессы.
Выявлена активизация и инактивация генов стрессорными гормонами гипофиза и надпочечников. Современные генетики считают, что гормоны представляют собой материальную основу прямой и обратной связи между процессами в нервной системе и генетическим аппаратом. Значение психоэмоциональных стрессов в современном обществе все более возрастает, что, несомненно, воздействует на генофонд человека и соответственно является внутренним фактором эволюции человечества.
В последние годы генетиками развиваются положения о роли «изнашивания» ДНК клеток, что лежит в основе старения и естественной смерти организма. Считают, что способность клеток к воспроизведению у большинства людей ограничивается в среднем примерно 70 делениями (в зависимости от типа клеток и возраста человека — от 20 до 100 повторений).
Продолжительность клеточной жизни зависит от специального фермента (теломеразы), который составляет конечную часть цепи ДНК в хромосоме и постепенно в течение жизни изнашивается. Американским генетикам (Shay J., Harly С., 1998) удалось (с помощью безвредного вируса) внедрить этот фермент в клетки кожи человека. В результате было получено дополнительно 20 поколений этих клеток. Продолжительность жизни клеток в лабораторных условиях могла быть увеличена на 40%.
Подобная техника реинженерии позволяет надеяться на новые перспективы в увеличении продолжительности жизни отдельных клеток, органов и целого организма, а также сохранении здоровья человека.