Антон Чугунов 335,5

Нобелевская Премия по химии в 2008 году присуждена трём учёным из американских институтов — Осамо Шимамуре, Роджеру Тсину и Мартину Шалфи — за открытие и изучение зеленого флуоресцентного белка медузы Aequorea victoria (green fluorescent protein, GFP). Значение их открытия настолько сложно переоценить, что «Биомолекула» решила дать небольшой материал по использованию GFP в современной биотехнологии.

Более трети всех синтезируемых клеткой белков секретируется либо встраивается в мембрану, то есть — подвергается трансмембранному переносу. Этот процесс осуществляет специальный транслокационный комплекс, состоящий у бактерий из интегрального мембранного канала SecY и «мотора» SecA, который с помощью энергии АТФ «проталкивает» белóк через узкий канал SecY. До недавнего времени этот процесс был изучен только в самом общем виде (хотя было известно, например, в каких случаях белóк будет «вытолкнут» из клетки, а в каких — останется в мембране). Последние исследования пролили свет на молекулярный механизм взаимодействия SecY–SecA и то, как они осуществляют транспорт белков.

Микроскопическая одноклеточная панцирная водоросль — кокколитофорида Emiliania huxleyi — является главным фиксатором карбонатов (а, следовательно, и атмосферного CO2) в мировом океане, играя важнейшую роль в глобальном биогеохимическом равновесии на Земле, и не в последнюю очередь — в формировании климата. Численность этих организмов регулируется вирусами семейства Phycodnaviridae, уничтожающими огромные области «цветения» E. huxleyiв водах океанов. Однако эти водоросли разработали совершенно неизвестную ранее стратегию борьбы со своими убийцами: при первых призраках заражения популяции происходит генерация гаплоидной жизненной формы водорослей (аналогичной гаметам), которые... неуязвимы для вируса, поскольку фактически «невидимы» для него! Первооткрыватели этого явления назвали его «стратегией Чеширского кота» — ведь, действительно, как можно отрубить голову, если осталась одна улыбка?

У детей в течение, по меньшей мере, первого полугода жизни практически не вырабатываются иммуноглобулины A (IgA), ответственные за первичную иммунную реакцию, «встречающую» инфекцию в слизистых оболочках тела. Поэтому чрезвычайно важным считают грудное вскармливание, при котором антитела IgA передаются малышу с материнским молоком, защищая его от болезней в младенчестве. Американские учёные установили, каким образом антителообразующие клетки направленно мигрируют в область слизистой оболочки молочной железы во время лактации: хемотаксис в этом случае основан на взаимодействии хемокинового рецептора CCR10 с хемокином CCL28.

Тропические заболевания, вызываемые простейшими, и, в частности, сонная болезнь (или африканский трипаносомоз), являются одной из существенных причин смертности и общего низкого качества жизни в развивающихся странах, однако эффективного лечения трипаносомоза фактически не существует. Американские учёные использовали информацию о строении жизненно важного для трипаносомы фермента митохондрий — РНК-редактирующей лигазы 1 — для компьютерной идентификации ингибиторов этого белкá, которые станут отправной точной для дизайна нового поколения лекарств против сонной болезни и ряда других заболеваний.

Исследование поведения человека испокон веков считается территорией, на которой молекулярщикам, генетикам и прочим приверженцам «механистического» взгляда на живое делать совершенно нечего: настолько всё это сложно, одухотворённо и вообще далеко от банального взаимодействия молекул. Однако постепенно такое табу остаётся в прошлом, и множество исследований уже начинает выхватывать из тьмы неизведанного отдельные детали, связывающие генетику и поведение. Эта заметка, основанная на небольшом обзоре, опубликованном в журнале Science, удачно дополнит материал «Гены управляют поведением, а поведение — генами», появившийся на сайте «Элементы» и основывающийся на статьях и обзорах, опубликованных в том же номере Science.

Несмотря на стахановские темпы расшифровки геномов множества организмов, пока что совершенно непонятно, что же именно определяет индивидуальность, особенно если учесть, что у человека и, например, морского ежа чуть ли не 30% генов — общие. Очевидно, что ответ (по крайней мере, часть его) надо искать в различающихся генах, но тут возникает другая проблема — функция большей их части совершенно неизвестна, за что их иногда называют «бесхозными» (orphan). В исследовании, проведённом на гидрах, показано, что один из таких «бесхозных» генов отвечает за развитие видоспецифичного морфологического признака — формы и порядка роста щупалец.

Одна из основных догм структурной биофизики гласит, что строение молекулы определяет её функцию, подразумевая тем самым наличие чётко заданной пространственной структуры. Для большинства белков, организация и функции которых хорошо изучены, — таких, как «классические» ферменты, — хорошо известно, как именно должны быть расположены те или иные фрагменты белковой молекулы, чтобы она выполняла свою функцию. Однако в последнее время было открыто довольно много белков, структура которых не столь чётко задана, — которые, выражаясь в терминах физики белка, пребывают в состоянии расплавленной глобулы, вообще не имея «плотно упакованного» состояния и обладая аномально высокой подвижностью. И, что самое интересное, такие белки, тем не менее, выполняют важные функции, и некоторые особенности такой их «несовершенной» организации, возможно, играют особенную роль в таких биологических процессах как регуляция транскрипции и передача сигналов.