Биомолекулы

Некоторые бактерии способны сохранять фрагменты геномов инфекционных агентов, используя в качестве исходного материала не только ДНК, но и РНК. Такие бактерии могут развивать иммунитет к вирусам с РНК-геномами. Кроме того, благодаря CRISPR-системе, использующей РНК, бактериальный иммунитет учится реагировать на наиболее активные гены патогенов.

Наука находит все новые и новые доказательства того, что за то, какими мы рождаемся, отвечают не только гены, но и множество других факторов. Судя по всему, кроме генетического кода и разнообразных регуляторных молекул значение имеет также то, каким образом гены уложены в ядрах наших клеток. Молекулы ДНК очень большие, и упаковать их в маленькое ядро — это целое искусство. В недавней работе российских исследователей освещены нюансы такой упаковки в соматической и половой клетке, подчеркивающие консервативность этой черты генома.

Неизведанны пути научного открытия... Что-то незаслуженно забывается, но что-то — совсем наоборот. Знал ли Браконнот в начале 19 столетия, что вещество, выделенное им из клеточной стенки грибов, приобретет небывалую популярность спустя два века? Интерес к хитину и его ближайшему родственнику — хитозану — сплотит ученых разных областей, объединив их под флагом общероссийской общественной организации «Российское хитиновое общество», сердце которой находится в лаборатории инженерии биополимеров Института биоинженерии РАН.

Сегодня диагностика рака требует анализа пробы ткани — биопсии. И несмотря на то, что эту процедуру зачастую уже можно выполнить малоинвазивно, она малоприятна и может дать ложноотрицательный результат из-за того, что будет проведена неаккуратно и «не попадет» в опухоль. Кроме того, в случае отрицательного результата (когда худшие подозрения не подтвердились) биопсия увеличивает риск развития рака в будущем, а для некоторых пациентов забор материала просто невозможен. Всех этих и многих других недостатков позволяет избежать так называемая «жидкая биопсия» — анализ циркулирующих в крови молекул и опухолевых клеток. Она позволяет определять диагноз, прогноз и курс лечения, правда, точность технологии пока оставляет желать лучшего. Тем не менее уже известны циркулирующие эпигенетические биомаркеры, позволяющие диагностировать рак на ранней стадии (к примеру, анализ метилирования гена SEPT9). Недавнее исследование российских ученых, подтвержденное зарубежными коллегами, позволяет в ходе «жидкой биопсии» идентифицировать целый пласт источников циркулирующих биомаркеров. Спектр новых возможностей метода еще предстоит изучить, а основа для этих исследований — анализ свойств циркулирующей в крови ДНК.

Транскрипция — это не только способ написать слова на разных языках, но и важнейшее событие в жизни генов: ведь именно благодаря транскрипции информация из ДНК переписывается в РНК, которая, в свою очередь, направляет синтез белков и выполняет множество других функций в клетке. Поэтому РНК-полимераза — молекулярная машина, осуществляющая транскрипцию, — любимый объект исследований молекулярных биологов. Понять, как работает РНК-полимераза, — значит в большой степени понять, как работают и регулируются гены, живут и взаимодействуют с окружающим миром клетки и целые организмы. Исследования РНК-полимеразы зачастую напоминают игру с молекулами, но их результаты не только помогают узнать, как устроен мир, но и служат основой для создания новых антибиотиков и других лекарств. В лаборатории молекулярной генетики микроорганизмов ИМГ РАН на площади Курчатова в Москве много лет занимаются фундаментальными исследованиями транскрипции и ее регуляции. И хотя уже сделано много захватывающих открытий, работа с каждым годом становится все интереснее.

Метод рентгеноструктурного анализа до сих пор является «золотым стандартом» в исследовании пространственной организации биополимеров, в частности белков. Несмотря на это, он не лишен существенных недостатков и ограничений: необходимые кристаллы трудно получать, кристаллизуемые молекулы обычно помещают в условия, далекие от таковых в клетке (температура, ионная сила и т. п.), получаемая структура зачастую является «средним по палате», а информация о подвижности молекул и вовсе напрямую недоступна. Однако новые фемтосекундные рентгеновские лазеры сулят истинный переворот в области структурной биологии. Возможно, в скором будущем кристаллизовать и вовсе не придется, а исследователи будут снимать «кино» про единичные молекулы с атомарным разрешением.