Ярослава Диких 0,0

Десятилетиями практическая белковая инженерия полагалась на направленную эволюцию — мощный, но слепой метод перебора тысяч случайных мутаций в пробирке. Сегодня правила игры меняются: эволюция переносится в компьютер. В этой статье (входящей в цикл «ИИ в биологии») мы проследим путь от хаоса к контролю над белковой эволюцией: начнем с тонкой настройки одиночными мутациями, а после научимся различать белки по нужным свойствам. Прогуляемся по белковой вселенной, вылавливая новые белки. Под конец станем переписывать белки по пространственному чертежу, как настоящие инженеры. Увидим, откуда берутся ферменты для промышленности и антитела для клиники, и разберемся, чем отличаются дизайн белков de novo (тот самый, за который дали Нобелевскую премию) и более приземленный, но зато уже прочно вошедший в практику редизайн. Разбирается в этой сложной области автор «Биомолекулы» Андрей Кузнецов с помощью Елены Кудряшовой — руководителя Лаборатории таргетной терапии и предиктивной диагностики Центрального университета.

Спецпроект «Биология в России: люди открытия» снова отправляется в Сибирь, только на этот раз в Институт цитологии и генетики СО РАН, — чтобы поговорить о 3D-геномике с руководителем Лаборатории генетики развития Нариманом Баттулиным. Как выяснилось, 3D-геномика богата на интересные детали и неожиданные повороты. Что такое «структурное эхо» митоза? Насколько сложно вывести генетическую линию «мышей-моржей», а главное, зачем это нужно? Нашли ли ученые ответ на загадку: зачем геному нужны ТАДы? Узнаем во время беседы. Приятного прочтения!

Предсказание пространственной структуры белка — задача, сформулированная еще Кристианом Анфинсеном, — на протяжении десятилетий решалась лишь косвенно. Ситуация радикально изменилась с появлением AlphaFold 1/2. Его успех был настолько значительным, что уже ознаменовался Нобелевской премией (в 2024 г.) и породил ощущение, что проблема в целом «закрыта». Однако история этим не закончилась: современная версия — AlphaFold 3 — объединяет эволюционный подход, унаследованный от предыдущих поколений, и диффузионные модели, пришедшие из генерации изображений. Такое сочетание позволяет выйти за пределы белковых структур и предсказывать целые «молекулярные сцены» с участием малых молекул или нуклеиновых кислот. Станет ли AlphaFold3 панацеей — или структуры белок-лигандных комплексов требуют новых подходов? Георгий Куракин, постоянный автор «Биомолекулы», пытается разобраться в этом вопросе с помощью Алексея Орлова, руководителя Лаборатории вычислительной биомедицины и молекулярной диагностики Центрального университета.

Ботулинический токсин типа А, известный большинству как ботокс, у обычного читателя ассоциируется исключительно с косметологией. Но с 2010 года это — единственный препарат, который FDA одобрило специально для профилактики хронической мигрени — тяжелой формы заболевания, при которой голова болит 15 и более дней в месяц. При этом в обзорах современной анальгетической терапии ботулотоксин почти не встречается: он не похож ни на один класс обезболивающих и долгое время оставался слепым пятном в общей картине борьбы с болью. В этой статье, продолжающей цикл «Современные лекарства», разбираемся, как токсин, вызывающий смертельное пищевое отравление, стал лекарством; как устроена его молекула на уровне отдельных доменов; и почему расхожее объяснение «ботокс просто расслабляет мышцы» оказалось неверным. Сравним ботулотоксин с его главным конкурентом — антителами к CGRP, разберем данные крупнейшей программы клинических испытаний PREEMPT и заглянем в лаборатории, где разрабатывают следующее поколение избирательных ботулотоксинов, не затрагивающих мышцы.