Андрей Панов 84,6

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.

Систематика живых организмов — не просто прихоть учёных «разложить все по полочкам», но также принципиальный вопрос эволюции жизни на Земле. Исторически систематика основывалась в основном на морфологии и эмбриологии организмов, но в последние десятилетия всё больший упор делается на молекулярные признаки, потенциально способные обеспечить высочайшую точность и беспристрастность. Одной из самых многочисленных и важных в экологическом смысле групп животных являются членистоногие, споры о «родственных связях» которых не утихают уже очень давно. Новое филогенетическое исследование, основанное на анализе 62 кодирующих белóк ядерных генов 75 представителей типа Arthropoda, наводит порядок в этой запутанной истории, подтверждая некоторые устоявшиеся концепции, опровергая недавно появившиеся и упорядочивая ранее плохо систематизированное.

В последние годы приставка «нано» стала известна даже тем, кто не имеет представления о её численном значении, а форсированное развитие нанотехнологий ставит вопросы, связанные с общественной безопасностью манипуляций с частицами, чей размер сопоставим с наиболее мелкими объектами в биологической иерархии наших организмов. Потенциал применения нанотехнологий в медицине огромен, но, как и пресловутая палка, обоюдоостр: за наноскопическим барьером скрываются не только чудеса, но и угрозы. Для адекватной оценки этих опасностей необходимо чётко представлять механизмы взаимодействий, возникающих в области непосредственного контакта искусственных наночастиц и клеток живого организма. Эта статья рассказывает о таких взаимодействиях и иллюстрирует потенциальную пользу и вред от использования нанообъектов в медицине.

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.

Алкоголизм — явление, характерное не только для людей, но и для многих животных, — имеет разветвлённые генетические, культурные, социальные и психологические корни. Учитывая опасность, которую он представляет не только для конкретного индивида, но и для общества, это пристрастие изучают с применением серьёзных научных подходов, включая моделирование пограничных состояний на животных (что позволяет сосредоточиться на генетике и физиологии, отбросив человеческий фактор). Учёные из США исследовали эффект привыкания к алкоголю на плодовых мушках, со всей строгостью продемонстрировав, что насекомых привлекает не только сенсорный опыт или калории, которыми «богат» этанол, — оказывается, у мух развивается алкогольная зависимость, во многих отношениях очень напоминающая алкоголизм у человека.

Механизм фолдинга белкá — процесса сворачивания цепочки аминокислот в уникальную пространственную структуру — занимает умы множества биофизиков во всем мире, но до окончательного понимания этого вопроса ещё очень далеко. Известно, что равновесие между свёрнутой и денатурированной формами белкá можно сдвинуть, введя в молекулу точечные мутации, а строго определённый их набор может даже привести к появлению новой функции и изменить мотив упаковки полипептидной цепи в пространстве. Мы уже писали об эксперименте, в котором посредством многочисленных мутаций удалось последовательности двух изначально негомологичных белков сделать практически идентичными (88% остатков совпадали), сохранив при этом первоначальную структуру и функции. Теперь те же учёные довели эту пару до «совершенства»: различие в последовательности между двумя разными по строению и функциям белками составило всего один аминокислотный остаток.

В классических учебниках молекулярной биологии структура мРНК эукариот охарактеризована весьма чётко — метилированный гуанин, связанный через трифосфатную группу с 5′-концом РНК (5′-кэп), 5′-нетранслируеамая область (НТО) с сайтом «посадки» рибосомы, кодирующая белóк последовательность, 3′-НТО и поли(А)-хвост. Наличие последнего считается критическим фактором — отщепление поли(А)-хвоста, или деаденилирование, вызывает деградацию мРНК. Однако последние работы показали, что поли(А) является не единственно возможной 3′-терминальной последовательностью — к этому «хвосту» может быть дополнительно присоединён поли(У)-«хвостик» различной длины.

Вопрос происхождения жизни на Земле является настолько дискуссионным и всеобъемлющим, что заниматься им фактически обозначает взять на себя бремя непосильных обязательств и оказаться в луче общественного внимания, скорее всего скептического оттенка. Недаром на все вопросы о происхождении жизни выдающийся советский генетик Тимофеев-Ресовский говорил: «Я был тогда очень маленьким, и потому ничего не помню. Спросите-ка лучше у академика Опарина...». Британский учёный Майк Рассел проводит эксперименты по абиогенезу с целью доказать, что первичным в зарождении жизни является метаболизм, а не репликация, и что постулированные Опариным коацерваты являлись, возможно, не «свободноплавающими» коллоидными частицами, а гидротермальными источниками океанического дна.