Варвара Веселова 0,0

Американская программа по структурным исследованиям белков (PSI), за десятилетие своей работы давшая миру более 5000 пространственных структур биологических молекул, для следующего этапа своих изысканий меняет курс. Дело в том, что из этих пяти тысяч лишь 128 белков — это белки человека, а большинство же лежит в базах данных мёртвым грузом, практически не вызывая интереса биологов. Следующая пятилетка программы PSI пройдёт под знамёнами человеческих объектов, и в первую очередь — рецепторов, действующих через активацию G-белков.

В биомедицинских исследованиях и при разработке новых видов лечения часто используют выращенные в лаборатории культуры человеческих клеток. Среди множества клеточных линий одной из самых известных является HeLa — клетки эндотелия матки. Эти клетки, имитирующие упрощенного «человека» в лабораторных исследованиях, являются «вечными» — они могут бесконечно делиться, переносить десятки лет в морозилке, могут быть поделены на части в разных пропорциях. На своей поверхности они несут достаточно универсальный набор рецепторов, что позволяет использовать их для исследования действия различных цитокинов; они очень не прихотливы в культивировании; они очень хорошо переносят заморозку и консервацию. В большую науку эти клетки попали совершенно неожиданно. Они были взяты у женщины по имени Генриетта Лакс, которая вскоре после этого умерла. Рассмотрим всю историю подробнее.

Способность вирусов меняться и вырабатывать резистентность к лекарствам стала притчей во языцех. Так, несколько лет назад «сдалось» очередное популярное лекарство «Тамифлю»: большинство сезонных штаммов гриппа на Земле вдруг приобрели мутацию His274→Tyr274 в белке нейраминидазе, на блокирование которой и направлен препарат. Что самое интересное, эту мутацию, придающую устойчивость к лекарству, знали и раньше, однако считалось, что такая нейраминидаза сама по себе «дефектна», и вирус-мутант не может эффективно размножаться. Американские учёные установили, что «костылём», компенсирующим дефект от этой мутации, стала другая мутация, восстанавливающая активность нейраминидазы. Открытие этого эволюционного приспособления поможет предсказать появление резистентности и в других штаммах вирусов.

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».

Большинство биохимических и биофизических экспериментов позволяют измерить какую-либо величину лишь «в среднем по палате», не достигая чувствительности, необходимой для регистрации событий на уровне отдельных молекул. Однако в последнее время всё большее распространение получают методики наблюдения за молекулами по отдельности. Недавно подобная технология была использована для «подглядывания» за работой отдельной рибосомы в реальном времени, наглядно выстраивая в цепочку события, происходящие при синтезе белковой молекулы.

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.

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.