Дарья Романова 3,0

Сложность устройства биомолекулярных систем многократно возрастает в ряду прокариоты → одноклеточные эукариоты → многоклеточные эукариоты, — и одновременно на многие порядки снижается размер популяций. Чем более высоко развит организм, тем сложнее устроена сеть взаимодействий белковых молекул между собой, — и, по-видимому, само возникновение многоклеточности обязано замысловатым белок–белковым взаимодействиям. Оригинальное компьютерное исследование структурной стабильности родственных белков из различных групп организмов показывает, что эта сложность может быть следствием не эволюционных адаптаций, а «залатыванием» белковых дефектов, постепенно накапливающихся в популяциях ограниченного размера под действием генетического дрейфа.

С каменного века и до XIX столетия численность человечества оставалась приблизительно одинаковой, — ситуация, когда у двоих родителей доживало до репродуктивного возраста два ребенка. Именно доживало — рождалось обычно с десяток, но большинство погибало, не оставив потомства — классика теории естественного отбора. При этом люди редко погибали от клыков волков или тигров — большую часть смертей вызывали болезни, перед лицом которых мы были так же беззащитны, как и «братья наши меньшие». До тех пор, пока не появились вакцины. В этой статье мы не будем углубляться в теорию иммунизации, а вместо этого попробуем ответить человеческим языком на волнующие людей вопросы относительно прививок.

Свертывание крови — крайне сложный и во многом еще загадочный биохимический процесс, который запускается при повреждении кровеносной системы и ведет к превращению плазмы крови в студенистый сгусток, затыкающий рану и останавливающий кровотечение. Нарушения этой системы крайне опасны и могут привести к кровотечению, тромбозу или другим патологиям, которые совместно отвечают за львиную долю смертности и инвалидности в современном мире. Здесь мы рассмотрим устройство этой системы и расскажем о самых современных достижениях в ее изучении.

Большие опасения экологов и защитников окружающей среды вызывает пластиковый и полиэтиленовый мусор, скапливающийся в океанах тысячами тонн, — кроме эстетического дискомфорта, этот мусор просто-напросто опасен для жизни многих животных. Но, как это ни странно, кое-кто все же получает от этого мусора выгоду: специализировавшиеся бактерии научились использовать мусорный полиэтилен в пищу! Жаль только, что пока непонятно, расщепляют ли бактерии выделяющийся из пластика в окружающую среду фталат, или же просто передают его вверх по пищевой цепочке.

Несмотря на то, что одна из догм молекулярной биологии утверждает необходимость существования уникальной упорядоченной структуры молекулы белка для воплощения его функции, многие из белков функционируют и прекрасно себя «чувствуют» в состоянии полного «беспорядка». Исследования последних лет показывают, что такие неструктурированные белки отнюдь не исключение, а вполне себе правило.

Системная красная волчанка — это мультифакторное заболевание, развивающееся на основе генетического несовершенства иммунной системы и характеризующееся выработкой широкого спектра аутоантител к компонентам клеточного ядра. Молекулярно-генетические основы болезни изучены довольно плохо, в связи с чем специфического лечения до сих пор не создано, а в основе проводимой в клинике патогенетической терапии лежат иммунодепрессанты — глюкокортикостероиды и цитостатики. И вот, после более чем 50 лет попыток разработать специфическое лечение волчанки, произошел сдвиг: Управление по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарств США официально утвердило в качестве лекарства от волчанки препарат Бенлиста (Benlysta) на основе моноклональных антител, специфически блокирующих B-лимфоцит-стимулирующий белок (BLyS).

В 21 веке наука — особенно физика, химия, биология — почти никогда не делается одиночками, хотя подлинно гениальные идеи, конечно, и сегодня посещают лишь отдельные светлые головы. Сложность и стоимость оборудования и проводимых на нём экспериментов достигли такого уровня, что преодолеть «порог вхождения» в науку, как правило, под силу только хорошо оснащённым и финансируемым лабораториям. Они же и продуцируют результаты, которым верит мировая общественность, и к мнению которых прислушивается администрация разных уровней. Однако не всем по вкусу мейнстрим — некоторое время назад в молекулярной биологии стала популярной разновидность «дауншифтинга» с самопальными домашними лабораториями и генетическими экспериментами «в свободное время». Нет, имеются в виду не 20 последних лет отечественной науки — речь идет о так называемых биохакерах. Кто же они, сменившие оборудованные по последнему слову техники лаборатории и кресла менеджеров на гаражи с самодельным оборудованием и пробирками?

Даже из такого скромного курса молекулярной биологии, как школьный, известно, что матричная (она же информационная) РНК (мРНК) играет роль «дискетки», на которую временно записывается генетическая информация для того, чтобы синтезировать новую молекулу белка. Транспортная же РНК (тРНК) несет на себе полезный груз: аминокислоты, подготовленные для этого синтеза. Однако бактерии преподнесли сюрприз, расширив эту схему: оказалось, что их мРНК содержат данные об «адресе», куда её необходимо транспортировать, прежде чем запустить белковый синтез. При помощи этого механизма белок будет синтезироваться уже именно в той части клетки, в которой ему предстоит «пройти службу».