Поддержать программу
ПостНаука на Дожде
16:18
9 октября
Наука

«Проблема биологии не победить рак, не стволовые клетки и уж точно не бессмертие»

Константин Северинов о главной задаче биологии сегодня
3 817
1
Расписание
Следующий выпуск
10 декабря 16:00
суббота: 16:00
воскресенье: 02:00, 10:00, 16:00
понедельник: 02:00, 06:00
вторник: 11:00

Что изучает структурная биология? Какую роль играют белки в организме человека? Как клетка контролирует структуру белков? Об этом рассказывает доктор биологических наук Константин Северинов.

Сама по себе последовательность белка не достаточна, чтобы определить его функцию. Для того чтобы белок заработал, он должен свернуться — найти в трехмерном пространстве некоторую специальную форму или структуру, которая обеспечит его биологическую функцию. Белки знают, как это делать, потому что белок с определенной последовательностью в определенных биологически релевантных условиях всегда свернется как надо. Они знают, как им свернуться, а мы — нет. И это, как ни странно, по-видимому, одна из основных проблем современной биологии. Проблема биологии не победить рак, не стволовые клетки и уж точно не бессмертие. Фундаментальная проблема, которую изучают биологи, которую действительно нужно разрешить, — это как белки способны интерпретировать свою последовательность, буквы, чтобы свернуться в определенную трехмерную структуру, обеспечивающую функцию. Мы не знаем, как они это делают, поэтому вынуждены заниматься структурной биологией. Туда вкладываются большие деньги, нужны очень сложные приборы, нужны синхротроны, для того чтобы разрешать структуры белков, чтобы увидеть, какую форму принимает молекула.

Про самые важные белки говорят, что они консервативные. Это значит, что они были у прапрапрадеда или прапрабабушки всей существующей жизни. Одной из групп генов, продукты которых абсолютно консервативны, являются гены, кодирующие так называемые шапероны — раньше их называли белками теплового шока. Это специальные машины в клетке, вся функция которых состоит в том, чтобы неправильно свернутые белки сворачивать обратно. Работают некоторые из них совершенно замечательным образом. Это такая большая белковая бочка с отверстием внутри, количество таких бочек резко увеличивается, к примеру, когда повышается температура. Это означает, что у вас происходит тепловой шок. А дальше происходит вот что: все белки, чья структура чуть-чуть нарушилась и стала не такой, какой надо, идут в мастерскую на починку. Они все загружаются внутрь этой бочки, проходят через нее, на это тратится энергия. Для клетки это не бесплатно. Наружу из бочки выходит белок, который свернут как надо.

Под предсказанием сворачивания белка подразумевается, что с помощью компьютерного моделирования вы хотите придумать алгоритм, который позволял бы вам правильно сворачивать белки. По-видимому, это тот редкий случай, когда новые формы научной деятельности, такой краудсорсинг, помогают решить проблему, которую ученые сами по себе решить не могут. Дело в том, что каким-то образом человеческий мозг умеет очень хорошо решать задачки в духе тетриса — складывать какие-то вещи таким образом, чтобы упаковка этих объектов в трехмерном пространстве была наиболее плотной. Белки сворачиваются до некоторой степени так же. Несколько лет назад появилась компьютерная игра, а буквально год назад появились статьи в очень престижных научных журналах, авторами которых были странные люди — школьники и, например, американский водитель-дальнобойщик. Почему? Потому что была придумана программа Foldit — буквально «сложи это». В этой программе есть научные правила, но цель — свернуть последовательность белка наилучшим образом.

Фото: depositphotos