biryukov.mm@ya.ru 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.

«Биология в России: люди и открытия» продолжается — и на этот раз мы уезжаем так далеко, как только можно уехать, не покидая страны. Мыс Анастасии на юге Сахалина — одна из точек на карте, где солнце встает раньше, чем во всей остальной России: именно здесь, на полуострове Крильон, редакция «Биомолекулы» застала биостанцию «Анива» в ее самом нежном возрасте: без адреса, но уже с амбициями; без сухопутных дорог, но уже с легендой. Наши собеседники — морской биолог и подводный фотограф Александр Семенов и паразитолог Илья Гордеев — не просто изучают смешение тропических и арктических вод у берегов Крильона. Они с нуля выращивают организацию, которая должна прожить не один их директорский срок: от разведывательной экспедиции в два тайфуна и рыбацкого домика, засыпанного бутылками и стеклом, до грантовой программы, лабораторий и места научного паломничества. Поговорим о том, как биостанция становится не точкой на карте, а живым организмом — со своим детством и капризами роста. Рассвет в этой истории — не только время суток.

Слышали ли вы когда-нибудь о «кроличьей лихорадке», как часто называют туляремию? Не удивлюсь, если нет. Между тем она довольно актуальна для жителей России. Ведь бактерии, вызывающие ее, прекрасно «чувствуют» себя на территории нашей страны, особенно в Северо-Западном, Центральном и Сибирском регионах, а также на Дальнем Востоке. Эта статья, продолжающая спецпроект «Вакцинация», поможет разобраться, чем опасна туляремия и что нужно о ней знать, чтобы не заразиться.

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.