Дарья Пинахина 0,8

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.

Новый гость проекта «Биология в России: люди и открытия» — доктор биологических наук и главный научный сотрудник ФИЦ Биотехнологии РАН Николай Николаевич Случанко. Он руководит Лабораторией белок-белковых взаимодействий, где его команда исследует молекулярную структуру сложных белковых комплексов, а также свойства и функциональные способности разнообразных белков. Какие именно белки интересуют ученых сегодня и почему? Читайте в нашем интервью!

Очередное интервью спецпроекта «Биология в России: люди и открытия» мы взяли у Сергея Кулемзина, заведующего Лабораторией биосенсорных технологий Института медицины и медицинских технологий НГУ. Разговор вновь зашел о набирающих все большую популярность клеточных технологиях, основанных на химерных антигенных рецепторах, или CAR (о которых уже шла речь в нашем первом интервью). Мы обсудили, как можно из сугубо фундаментальной науки перейти в биомедицину, где CAR могут найти применение за пределами CAR-T, какие полезные уроки принесла пандемия COVID-19, как устроена научная жизнь в новосибирском Академгородке и многое другое.

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.

Ботулинический токсин типа А, известный большинству как ботокс, у обычного читателя ассоциируется исключительно с косметологией. Но с 2010 года это — единственный препарат, который FDA одобрило специально для профилактики хронической мигрени — тяжелой формы заболевания, при которой голова болит 15 и более дней в месяц. При этом в обзорах современной анальгетической терапии ботулотоксин почти не встречается: он не похож ни на один класс обезболивающих и долгое время оставался слепым пятном в общей картине борьбы с болью. В этой статье, продолжающей цикл «Нейрофармакология», разбираемся, как токсин, вызывающий смертельное пищевое отравление, стал лекарством; как устроена его молекула на уровне отдельных доменов; и почему расхожее объяснение «ботокс просто расслабляет мышцы» оказалось неверным. Сравним ботулотоксин с его главным конкурентом — антителами к CGRP, разберем данные крупнейшей программы клинических испытаний PREEMPT и заглянем в лаборатории, где разрабатывают следующее поколение избирательных ботулотоксинов, не затрагивающих мышцы.