Elizaveta Alexeevskaya 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.

В сентябре в мировом лидере научной периодики — журнале Nature — вышла статья о выявлении факта сознательного вредительства в небольшой американской научной лаборатории. То, что в Америке всё идет вкривь и вкось — и школьники стреляют, и машины угоняют, и медицинская страховка дорожает — это и так все знают. И вот в ещё одной лаборатории пост-док пойман на сознательной порче результатов аспирантки. Возникает вопрос — зачем же писать о таком банальном происшествии в уважаемом научном журнале? А дело в том, что проблема честности в науке сейчас встаёт особенно остро, и бороться с ней собираются самыми серьёзными способами, включая, кажется, и полицию.

Ещё двадцать лет назад молекулярная биология не знала такого удивительного феномена, как РНК-интерференция. Сегодня же у учёных не вызывает сомнения, что это явление принимает участие в широчайшем спектре физиологических процессов у всех живых существ, а её молекулярные посредники — короткие РНК — по разнообразию и специфичности не уступают антителам крови. У простейших РНК-интерференция обеспечивает иммунитет, в частности — защиту от вирусов. У более развитых организмов этот механизм включается в борьбу не только (и не столько) с внешними, но и с внутригеномными паразитами, а также становится важнейшим регулятором активности генов. На сегодняшний день идентифицированы уже тысячи коротких регуляторных РНК, а механизм РНК-интерференции изучен очень подробно, однако бесспорно и то, что мы наблюдаем пока только верхушку этого айсберга.

Одной из новейших реинкарнаций креационизма является псевдонаучная концепция «разумного замысла», приверженцы которой признают существование эволюции как таковой, но считают её кормчим всё того же всемогущего Бога. Джон Эвайс (John Avise), эволюционный генетик из Университета Калифорнии в Ирвине, публикует статью в Докладах АН США, в которой аргументированно выбивает почву из-под ног у сторонников этого воззрения. Основным его аргументом является то, что живые организмы слишком уж несовершенно устроены (в первую очередь на молекулярно-генетическом уровне), чтобы можно было представить себе творца, в голову которому пришёл столь «неразумный замысел».

Одним из наиболее удивительных открытий в биологии XX века стала расшифровка генетического кода, причём особенно трудно было понять, что такой код существует. Пожалуй, самым поразительным свойством этого «языка» является его универсальность — за исключением некоторых «диалектов», он одинаков для всех доменов жизни на Земле. В начале XXI века учёные сумели «перепрошить» генетический код, добавляя к стандартным аминокислотам неприродное звено, кодируемое стоп-кодоном в матричной РНК и считываемое при участии «ортогональных» тРНК. (Правда, при этом в белкé может быть только одно нестандартное звено.) Теперь дело поворачивается в сторону полностью «настраиваемых» белков: английским исследователям удалось создать рибосому, считывающую за раз не три, а четыре нуклеотида, что потенциально позволяет использовать для дизайна биополимеров более 250 неприродных аминокислот.

Заявить в ХХI веке, что молекулярная биология зашла в тупик, — для этого надо иметь не только смелость, но и недюжинный ум. Чтобы опубликовать статью на эту тему в одном из ведущих молекулярных журналов, требуется быть исключительно эрудированным и авторитетным учёным. Мы представляем адаптированный перевод одной из наиболее ярких научных статей прошлого года, написанной двумя выдающимися учёными — Карлом Вёзе и Нигелем Голденфельдом. В работе говорится об опасностях и неудачах современной молекулярной биологии.

По до сих пор неизвестным причинам в состав белков живых организмов входят преимущественно L-энантиомеры (оптические изомеры) аминокислот, — за довольно редкими и разрозненными исключениями вроде пептидных веществ, образующихся в грибах и бактериях путём нерибосомного синтеза. (Зато сахара находятся преимущественно в D-форме.) Новое исследование выводит D-аминокислоты из «зазеркалья»: обнаружено, что некоторые бактерии — в частности, холерный вибрион и сенная палочка, — синтезируют D-формы аминокислот. Они используются бактериями как связующий компонент пептидогликанового слоя, а также регулируют работу ферментов, ответственных за армирование клеточных стенок.

Современная биомолекулярная наука, подпитываемая информационными технологиями и мощными экспериментальными методиками, всё больше тяготеет к идеологии, основанной на базах данных, — по принципу «изучить всё, что можно изучить „на потоке“, про запас». Одним из первенцев этой идеологии стал проект «геном человека», сделав общедоступной информацию, в которой будет разбираться ещё не одно поколение учёных. Примерно в то же время стартовала другая инициатива, ещё далёкая от своего завершения, — структурная геномика, целями которой (как целого направления, так и конкретных проектов в его рамках) является определение пространственного строения максимального числа «ключевых» белков.