Михаил Лоднев 0,0

В предыдущей статье спецпроекта мы говорили о том, как бактериофагов используют для лечения бактериальных инфекций. Такое применение логически вытекает из самой сути бактериофагов и отражено в их названии. Но «пожиратели бактерий» не так просты. Как мы отмечали в первой статье цикла, они способны проникать в кровь через слизистые оболочки органов, путешествовать по организму человека и взаимодействовать с его собственными клетками. Копнув глубже, ученые открыли многочисленные эффекты фагов, не связанные с уничтожением патогенных микроорганизмов. Например, обнаружили механизмы, работающие против вирусов человека. Это тоже может пригодиться в медицине, так как эффективных противовирусных препаратов до сих пор существует не так много.

Растущая антибиотикорезистентность бактерий — серьезная угроза для здравоохранения. В этих условиях актуален поиск альтернативных антимикробных препаратов, и бактериофаги — одни из них. В одноименном спецпроекте мы уже рассказывали об истории открытия этих уникальных биологических агентов и их применении в ветеринарии. А сейчас пришло время поговорить об их возможностях в современной медицине.

Бактериофаги, или фаги, — самые распространенные и вместе с тем самые загадочные обитатели нашей планеты. Их открыли в начале прошлого века, и в их лице многие ученые увидели спасительное средство от бактериальных инфекций, которого все так долго ждали. Но вскоре началась эра антибиотиков, и о фагах на время забыли. Очередная волна интереса к бактериофагам поднялась на пике развития молекулярной биологии — они стали модельными организмами, которые помогли заглянуть в самую суть жизни. Новое рождение биология фагов переживает прямо на наших глазах. С одной стороны, возросший интерес к ним обусловлен остро вставшей проблемой антибиотикорезистентности. В то же время, стало понятно, что вирусы бактерий — не просто паразиты, но и симбионты, регуляторы, которые образуют глобальную сеть передачи генетической информации в масштабах биосферы. Бактериофаги играют важную роль в биологии вездесущих прокариот, а те, в свою очередь, формируют условия, в которых обитают все эукариотические организмы, включая человека. Этой статьей «Биомолекула» начинает cпецпроект об увлекательном мире бактериофагов.

Белки в живых клетках играют множество ролей: катализируют химические реакции, поддерживают структуру клетки, осуществляют транспорт, распознают и передают сигналы, и так далее. Большинство из них имеют постоянную трехмерную структуру, которая и определяет их функции. Большинство, да не все: у некоторых фиксированное строение отсутствует (а точнее, оно постоянно меняется); их даже называют «внутренне-неупорядоченными белками». Оказывается, это не баг, а фича: благодаря своей пластичности такие белки могут взаимодействовать со множеством молекул-партнеров, оказываясь в ключевых точках важнейших процессов. Недавно гуру по недоупорядоченным белкам Владимир Уверский выпустил обзор, суммирующий их свойства и роль в клетке — и «Биомолекула» делится некоторыми его положениями.

Несколько лет назад мы опубликовали спецпроект, рассказывающий о биологических исследованиях в Физтехе. Пришло время продолжить его: в этой статье мы расскажем о лаборатории структурного анализа и инжиниринга мембранных систем, основанной в 2016 году; о том, чем занимаются структурные биологи и как устроена их лабораторная жизнь; о биологических мембранах и мембранных белках; об оптогенетике, белковом дизайне, кристаллографии, молекулярной динамике... И это еще не всё!

Технология CRISPR-Cas9, позволяющая редактировать геномы высших организмов, — сверхпопулярная тема обсуждений, касающихся перспективных направлений лечения многих тяжелых заболеваний, таких как ВИЧ, различные наследственные и онкозаболевания. Настоящая гонка, развернувшаяся между китайскими и американскими исследователями, ставит своей целью внедрение технологии в клиническую практику и проверку ее эффективности в лечении пациентов. Недавно Китаю удалось вырваться вперед в этом состязании, впервые произведя пациенту аутологичную трансплантацию иммунных клеток, отредактированных с помощью CRISPR-Cas9 и запрограммированных на борьбу с опухолью. Важность этого события для будущего технологий геномного редактирования в медицине специально для «Биомолекулы» прокомментировал Павел Волчков — заведующий лабораторией геномной инженерии МФТИ.