Нобель-2015: Инструкция по ремонту ДНК

ДНК-«машина» с белковым антителом – инстумент для починки молекулы наследственности. Иллюстрация Physorg

Нобелевская премия по химии 2015 года присуждена трем признанным биохимикам, научные интересы которых были тесно связаны с изучением динамики ДНК, веществом генов. За раскрытие двуцепочной спиральной структуры ДНК Нобелевской премии по медицине и физиологии были удостены Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон в 1962 году (всего через девять лет после их эпохального письма редактору журнала Nature). С той поры ученые пытаются понять, как эта самая ДНК определяет состояние наших клеток, поддерживает наше здоровье и ясность ума, а также что за процессы, происходящиее с ней, дают толчок к развитию болезни.

Шведу Томасу Линдалю 77 лет. Степень доктора медицины он получил в Каролинском институте Стокгольма, в котором заседают эксперты и судьи Нобелевского комитета по медицине и физиологии. Долгие и наиболее плодотворные годы своей научной карьеры будущий лауреат провел за океаном, работая в Принстонском, а затем в Рокфеллеровском университете. Впоследствии перебрался на Туманный Альбион, где занялся раковыми исследованиями в фонде Cancer Research UK в лаборатории Клэр Холл, находящейся в Хертфордшире.

Пол Модрич, 69-летний представитель США в тройке лауреатов этого года, родился в небольшом городке на севере штата Нью-Мексико. Научную степень он получил в Стэндфордском университете в Калифорнии, а затем долгие года работал в университете Дьюка, расположенном в городе Дарем, штат Северная Каролина.

В университете этого же штата, но в городе Чепл-Хил работает третий лауреат, Азиз Санджар, которому тоже 69 лет. Турок по происхождению, он окончил Стамбульский университет, перебрался через океан, где получил степень в Техасском университете, после чего переехал в Каролину.

В своем пресс-релизе Нобелевский комитет отметил, что награжденные выявили и освоили «ящик с инструментами» для починки ДНК (DNA repair). Несмотря на то что ДНК имеет две цепи и спиральную форму, она и в естественных условиях постоянно «рвется» и мутирует, что может приводить к сдваиванию двух нуклеотидов («букв» ген-кода), а также к образованию «неверных» пар.

В первом октябрьском номере Nature, увидевшем свет накануне объявления имен новых нобелевских лауреатов, опубликованы данные исследования геномов 2504 человек со всего мира. В них было выявлено более 60 млн различных вариантов «букв» ген-кода, вставки и нехватки, а также большие структурные изменения вплоть до изменения числа копий. То же подтверждается и при менее детальном обследовании 10 тыс. геномов, о чем говорится в другой статье. Из всего этого можно сделать вывод о чрезвычайно динамичной ДНК, что лежит в основе развития человека как вида.

Все изменения в ней невозможны без больших ферментативных комплексов, состав, структура и функция которых раскрыта лауреатами в ходе напряженной работы, начавшейся еще в 1970-е годы. Благодаря их исследованиям стали возможны рекомбинация генов и «направление» развития стволовых клеток, детализация развития раковых трансформаций и нейродегенеративных изменений, развитие биотехнологии и подходов к клеточным терапиям.

Нельзя забывать и о бурном развитии геномики, начало которой было положено всего лишь четверть века назад. Благодаря открытиям лауреатов чтение геномов стало не только быстрее, но и намного дешевле (целью остается геном за 1000 долл.). Появились и совершенно новые технологии ДНК-редактирования (DNA-editing), в которых также принимают участие открытые тремя биохимиками ферменты.

Накануне объявления Нобелевского комитета по химии журнал Development поместил статью исследователей из Монреальского университета, в которой описана успешная трансплантация фоточувствительных палочек сетчатки, полученных непосредственно из стволовых клеток путем умелого направления их развития. Это было бы невозможно без ферментативного манипулирования с клеточным геномом.

К сожалению, надо признать, что, несмотря на огромные успехи в раскрытии молекулярных механизмов изменений ДНК, достижения в этой области не дали ощутимого выхода в борьбе с раковыми и нейродегенеративными заболеваниями, но это уже дело следующих поколений и будущих лауреатов.