Sasha D. 0,0

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.

«Биомолекула» пробует себя в новом жанре: мы представляем интервью с выпускницей львовского биофака Еленой Кравцовой, которая работает пост-доком (научным сотрудником) у Нобелевского лауреата 2004 г. по химии Аарона Чехановера — первооткрывателя убиквитиновой системы деградации белков (его лаборатория находится в израильском институте «Технион», Хайфа, Израиль). Сейчас, когда только отгремели награждения Нобелевскими премиями 2010, мы решили, что будет интересно спросить Елену о том, что это такое — работать с Нобелевским лауреатом?

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.

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.

Еще в начале XX века молекулярные основы жизни были совершенно неведомы, — и тем более впечатляет скорость, с которой человечеству удаётся постигать эти тончайшие явления в наши дни. В 2009 году Нобелевская премия по химии вручена за исследования, возможно, самой сложной молекулярной машины — рибосомы, являющейся клеточной «фабрикой» белка. Лауреатами премии стали Ада Йонат, Томас Стейц и Венкатраман Рамакришнан.

В 2009 году Нобелевская премия по физиологии и медицине вручена трём американским учёным, разрешившим важную биологическую проблему: как хромосомы при делении клетки копируются полностью, без того, чтобы ДНК на их кончиках укорачивалась? В результате их исследований стало известно, что «защитным колпачком» для хромосом служат особым образом устроенные окончания ДНК — теломеры, достройкой которых занимается специальный фермент — теломераза.

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.