Биомолекулы

В институте Крейга Вентера сделали работу, которая непременно войдет в историю молекулярной биологии. Коллектив ученых под руководством Гамильтона Смита собрал из химически синтезированных фрагментов целый функциональный геном живого организма.

Как научиться определять время, сравнивая молекулы? В настоящее время развитие молекулярной биологии, биоинформатики и геномики позволяет находить новые подходы к изучению центрального вопроса всей биологической науки — проблемы эволюции живых систем. Одним из весомых вкладов этих относительно молодых дисциплин в развитие данной области является метод оценки времени эволюционного расхождения таксонов — так называемый метод «молекулярных часов».

Вирус СПИДа, как и большинство других вирусов, активно использует молекулярные механизмы тех клеток, в которых размножается. Новое исследование, в котором с помощью РНК-интерференции провели поочерёдное «выключение» практически всех генов человеческой клетки, выявило, что более 250 (!) человеческих белков так или иначе участвует в жизненном цикле вируса. Кроме того, активность соответствующих генов увеличена в клетках иммунитета, подтверждая, что именно в них условия для развития вируса оптимальны. Сделанное открытие позволяет с другой стороны подойти к созданию лекарств против СПИДа, направленных на человеческие, а не на вирусные белки.

Пристрастие к наркотикам — одна из серьезнейших проблем современности, обусловленная генетическими и социальными факторами. Учёные из Пекина провели подробнейший генетический и биохимический анализ возможных молекулярных механизмов этого порока. Источником данных послужила биологическая литература за три десятилетия, а результатом стал самый подробный на сегодняшний день молекулярный «атлас», в котором сведены воедино метаболические процессы, потенциально участвующие в формировании привыкания. Что интересно, пять биохимических путей оказались общими для всех четырёх исследованных групп наркотиков.

Размер молекул, как правило, несоизмеримо меньше того предела, который можно разглядеть глазом, даже используя самый лучший оптический микроскоп — ведь длина волны видимого света существенно превосходит характерные размеры большинства молекул. Поэтому для изучения фундаментальных основ жизни приходится прибегать к упрощениям — молекулярным моделям, — чтобы биологические молекулы из области, доступной исключительно интеллекту, перенеслись в область чего-то видимого (на дисплее или листе бумаги) или даже осязаемого. Однако молекулы оказались не только желанным объектом для изучения: сама их суть стала для многих учёных и художников объектом вдохновения — и появилась молекулярная скульптура.

С 2000 года фоторецептор родопсин оставался единственным представителем семейства G-белоксопряжённых рецепторов (GPCR), для которого определена пространственная структура. Многочисленные попытки структурного описания этих важнейших мембранных рецепторов (являющихся мишенью действия бóльшей части производимых лекарств) заканчивались неудачей из-за низкой концентрации в клетке, а также сложности изучения с помощью экспериментальных методов. Сейчас, в конце 2007 года, двум группам американских исследователей удалось независимо получить трёхмерные структуры нового члена GPCR-семейства — β2-адренорецептора.

Заболевания амилоидной природы — группа в основном неизлечимых прогрессирующих нейродегенеративных расстройств, включающая болезни Альцгеймера, Паркинсона и прионные заболевания. Молекулярный механизм этих болезней связывают со спонтанной пространственной перестройкой определённого белка (специфичного для каждого заболевания), придающей ему способность к полимеризации и образованию макромолекулярных фибрилл, токсичных для нервных клеток. Учёным из Чикаго удалось показать, что патогенным действием в болезни Альцгеймера обладают не только сами внутриклеточные фибриллы, но и предшествующие им сферические агрегаты, молекулы β-амилоидного пептида (Aβ) в которых имеют весьма схожую упаковку с фибрилло-образующими формами. β-структурные элементы, обнаруженные в этих молекулах, могут оказаться определяющим фактором для приобретения пептидом токсического действия.

На мышах были проведены испытания крема с ингредиентами, активизирующими естественные механизмы репарации ДНК. Применение данного препарата позволяет предотвратить развитие рака кожи у мышей, а так же приостановить развитие уже существующих опухолей. Если тесты на людях дадут сходные результаты, то в ближайшем будущем стоит ожидать появление кремов от загара, содержащих противораковые компоненты.