octodegus@mail.ru 0,0

«Биомолекула» не раз уже писала о структурной биологии и, в частности, о строении рецепторов, действующих через активацию G-белка. Осень 2010 года принесла ещё две структуры этих излюбленных фармакологами мембранных белков — дофаминового и хемокинового рецепторов. Однако структурщики и научная общественность пока пребывают в замешательстве: при чрезвычайно высокой общей «похожести», различия между отдельными представителями семейства пока не позволяют воссоздать общую молекулярную картину их действия. «Копилка» продолжает наполняться.

Двадцатый век стал веком междисциплинарных исследований, когда грань между «классическими» науками практически стёрлась. В XXI столетии тенденция усиливается — слияние «обычной» (хотя тоже междисциплинарной!) молекулярной биофизики и того, что по-английски называют theoretical computer science, породило необыкновенную область — компьютерный, или in silico, эксперимент. В этой статье рассказывается о методической подоплёке подхода in silico и о его конкретном использовании для имитационного изучения «жизни» биологических мембран и населяющих их белковых молекул.

Чем сложнее устроен организм, тем больше минимальный размер генома, которым он должен обладать, — хотя, одновременно со сложностью, часто сильно возрастает и избыточность. Самыми маленькими геномами среди эукариот (организмов, имеющих ядро) обладают облигатные внутриклеточные паразиты — они, подобно вирусам, многое «заимствуют» у своих хозяев. До недавнего времени рекордсменом считался возбудитель микроспоридоза Encephalitozoon cuniculi — всего 2,9 млн. пар нуклеотидов, организованных в максимум 2000 плотно упакованных генов. Однако теперь пальма первенства перешла родственному организму — E. intestinalis: рекордно малый геном этого паразитического гриба состоит всего из 2.3 миллионов пар нуклеотидов.

Миллиардер Давид Шоу (David Shaw) в исследовательском центре имени себя с командой сотрудников собрал компьютер Anton, разработанный специально под расчеты молекулярной динамики (МД) биологических молекул, и с его помощью провёл расчет динамики нескольких небольших белков длительностью в миллисекунду. Хотя для «непосвящённых» эта цифра может показаться смехотворной, никогда ещё планка вычислительных экспериментов в молекулярной биологии не была установлена столь высоко.

Природа является наиболее талантливым химиком — в естественных источниках обнаруживаются вещества, обладающие фантастическим спектром уникальных активностей, многие из которых человечество не отказалось бы поставить себе на службу. Однако природные соединения и устроены намного сложнее, чем может создать современный органический синтез. Нобелевскую премию по химии в 2010 году дали за разработку методик палладиевого катализа, позволяющих очень точно (с минимумом побочных продуктов) «сшивать» атомы углерода, что необходимо для конструкции веществ, приближающихся по своему строению и свойствам к природным молекулам.

Несмотря на то, что в завещании Нобеля номинация называется «по физиологии и медицине», большинство премий последних лет (если не десятков лет!) было посвящено скорее молекулярной биологии, чем медицине как таковой. Конечно, первая непосредственно связана со второй, но всё-таки от описания молекулярного механизма до лечения дорога неблизкая. Тем приятнее узнать, что в 2010 году премия вручена британцу Роберту Эдвардсу именно за медицинские достижения, причём настолько неоспоримые, что можно без преувеличения сказать: самим фактом своего существования этим достижениям (или самому Эдвардсу?) обязаны около четырёх миллионов человек.

Американская программа по структурным исследованиям белков (PSI), за десятилетие своей работы давшая миру более 5000 пространственных структур биологических молекул, для следующего этапа своих изысканий меняет курс. Дело в том, что из этих пяти тысяч лишь 128 белков — это белки человека, а большинство же лежит в базах данных мёртвым грузом, практически не вызывая интереса биологов. Следующая пятилетка программы PSI пройдёт под знамёнами человеческих объектов, и в первую очередь — рецепторов, действующих через активацию G-белков.

В биомедицинских исследованиях и при разработке новых видов лечения часто используют выращенные в лаборатории культуры человеческих клеток. Среди множества клеточных линий одной из самых известных является HeLa — клетки эндотелия матки. Эти клетки, имитирующие упрощенного «человека» в лабораторных исследованиях, являются «вечными» — они могут бесконечно делиться, переносить десятки лет в морозилке, могут быть поделены на части в разных пропорциях. На своей поверхности они несут достаточно универсальный набор рецепторов, что позволяет использовать их для исследования действия различных цитокинов; они очень не прихотливы в культивировании; они очень хорошо переносят заморозку и консервацию. В большую науку эти клетки попали совершенно неожиданно. Они были взяты у женщины по имени Генриетта Лакс, которая вскоре после этого умерла. Рассмотрим всю историю подробнее.