«Черная метка» как шаг в светлое будущее

12.10.200438000

«Черная метка» как шаг в светлое будущее


В начале октября стали известны имена лауреатов ежегодной Нобелевской премии. Нобелевскими лауреатами в области химии стали ученые, которым удалось выявить механизм одного из наиболее важных циклических внутриклеточных процессов – убиквитин-опосредованного расщепления белков.


Израильские ученые Аарон Цехановер и Авраам Гершко, представляющие Израильский технологический институт (Хайфа) и американец Ирвин Роуз, представляющий Калифорнийский университет, работали над это темой начиная с 80-х годов прошлого века – более двадцати лет. Их многолетняя работа оценена в десять миллионов шведских крон, что соответствует 1,342 миллиона долларов.


О том, в чем именно состоит суть и значение открытия, удостоенного Нобелевской премии, и существует ли в российских научных кругах интерес к этой теме, рассказывает доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией Института молекулярной биологии имена В.Энгельгардта Российской академии наук Вадим Карпов.


Два в одном


– Вадим Львович, едва в российских СМИ появилась информация о новых нобелевских лауреатах в области химии, как их открытие получило патетическое название «поцелуй смерти». Соотносимо ли это с действительностью?


– Мне это название, пожалуй, нравится, хотя лично я употребляю другое – «метка смерти», своеобразная «черная метка», которая показывает, что данный белок должен быть уничтожен. Если говорить коротко, то выявление механизма прикрепления к белку такой метки, понимание того, как этот механизм работает, и составляет суть открытия израильских и американских ученых.


– Расщепление или деградация белка – лишь один из множества процессов, происходящих внутри клетки. Почему такое внимание привлекли работы по изучение именно этого процесса?


– Давайте начнем издалека. В каждой клетке живого организма происходит синтез белка. Даже Энгельс, если помните, давал определение жизни, как особой форме существования белковых тел, и это, в определенном приближении, действительно так. Внутри клеток существуют фабрики по производству белка, называемые рибосомами. Процесс этого производства крайне сложен, и в то же время достаточно хорошо и детально изучен за многие десятилетия.


Белки очень разнообразны. Клетки печени, клетки мозга, сердца специализируются на производстве определенных белков. Кроме того, есть белки, которые нужны клетке на протяжении всего ее существования, а есть такие, которые нужны на 1-2 минуты, только для того, чтобы запустить определенные процессы или гены. Именно такое разнообразие белков позволяет глазу – видеть, печени – очищать кровь, и так далее. Но если происходит синтез белка, то так же на клеточном уровне должна происходить и его утилизация. Это логично.


Перепроизводство белков опасно, губительно для клетки, оно нарушило бы регуляцию жизнедеятельности клетки и привело к развитию различных заболеваний. Поэтому не может не существовать механизм регуляции содержания белка в клетке. Раньше это представлялось не очень четко – есть некие ферменты (они называются протеазами), которые уничтожают белок. Но каков механизм уничтожения было совершенно непонятно, никто особенно это не изучал.


В том и заслуга Цехановера, Гершко и Роуза, что они выяснили, как работает механизм уничтожения белков. Если говорить точно, то механизм можно разделить на две составляющие, на два этапа. Первый этап – это выявление и маркировка тех белков, которые должны быть расщеплены. Второй – это собственно процесс расщепления белков. Нобелевские лауреаты этого года получили премию за работу над первым этапом, что видно даже из названия темы – «убиквитин-опосредованное расщепление белков».


Процесс убиквитинирования это и есть маркировка, прикрепление к белку «черной метки». А этот процесс можно в свою очередь разделить, я бы так сказал, на три волны. Первая – это активация молекулы убиквитина, вторая – создание «ярлыка» и прикрепление его к особому ферменту и третья – соединение «ярлыка» с белком-субстратом, то есть маркировка.


– Немного о второй составляющей процесса деградации белков, а именно об утилизации – как это происходит, сегодня известно?


– Я говорил выше, что внутриклеточные фабрики по производству белка – это рибосомы. А фабрики по утилизации – протеасомы. Есть группа ученых разных стран, которые в настоящее время занимаются изучением этих фабрик, механизмов их действия. Образно говоря, протеасомы можно представить в виде мешка, внутри которого находятся активные центры по уничтожению белка, расщеплению его на звенья.


Раньше считалось, что попасть в этот мешок белку очень просто. Однако оказалось, что без «черной метки» туда не попадешь. Вот вам и наглядная связка процесса убиквитинирования и процесса протеасомной деградации белков.


«Белки совести» против болезней


– В информации о вручении Нобелевской премии в области химии акцент сделан на том, что открытие и описание процесса убиквитинирования может повлечь очень серьезные подвижки к лучшему в деле лечения онкологических заболеваний. Каким образом?


– Да, это действительно так. Приведу такой пример. В организме обнаружен белок, контролирующий, насколько каждая клетка нормально функционирует. Это, так называемый, «белок совести». Если с клеткой происходит что-то неладное, то «белок совести» запускает процесс ее программируемого уничтожения. Иначе возможно злокачественное перерождение клетки – это процесс ее бесконтрольного деления, что и называется зарождением злокачественной опухоли. «Белок совести» призван этого не допустить.


Но некоторые вирусы, попадая в клетку, умеют модифицировать «белки совести», прикреплять к ним «черные метки», и тогда белки-защитники уничтожаются, а вирус размножается и перерождает клетку в злокачественную. При детальном изучении процесса маркировки белков «черной меткой» появляется реальная возможность этому противостоять.


– Что еще дают знания о том, как именно происходят процессы создания «черной метки» и расщепления белка для прикладной науки?


– Очень многое дают. Ведь если мы знаем, как происходит тот или иной процесс, то мы можем искать и, что самое главное, находить средства воздействовать на него. А это может быть необходимо в тех случаях, когда процесс по каким-то причинам не запускается, или идет недостаточно или, напротив, слишком активно.


Я уже говорил, что любые нарушения внутриклеточных процессов ведут к заболеваниям. Помимо злокачественного перерождения это может быть нарушение работы иммунной защиты клетки, а, следовательно, и иммунной системы в целом. Далее, есть данные о связи некоторых врожденных заболеваний человека с генетическими изменениями в белках-субстратах или в ферментах, отвечающих за «сшивку» с убиквитином.


Я говорю о таких болезнях, как фиброкистоз, синдром Ангельмана (задержка умственного развития). Связаны процессы ненормального, неправильного расщепления внутриклеточных белков и с некоторыми заболеваниями головного мозга, наиболее известным из которых можно считать болезнь Альцгеймера. Предполагается даже, что накопление окисленных белков при старении связано с нарушениями процесса их деградации.


Перспективы


– Вадим Львович, скажите, а у нас в России существует ли интерес к теме убиквитин-протеасомной деградации белка, о важности которой вы столь убедительно рассказали?


– Должен сказать, что исследования в этой области в нашей стране находятся в зачаточном состоянии. Но отнюдь не из-за отсутствия интереса. Интерес, безусловно, существует, интерес огромный. Я могу сказать это и о себе и, думаю, о многих ученых, занимающихся молекулярной биологией. Дело в том, что какие бы клеточные процессы человек не изучал, он неизменно, рано или поздно, подходит к пониманию того, что необходимо знать, как внутри клетки идет утилизация белка. Без этого знания просто не обойтись.


Дело в том, что мы очень отстаем и от США и от Европы по объемам работ. У нас объем составляет, может быть, тысячную часть от тех работ, которые проводятся в Америке. Не скажу ничего нового, если сошлюсь на уровень финансирования научных исследований в России и в странах, с которыми мы ее сравниваем. В России он неизмеримо ниже,. ведь для проведения исследований на молекулярном уровне нужны лаборатории, нужны приборы, нужна зарплата, нужны мозги…


– Но ведь мозги всегда были именно у нас!


– Да, у нас, но только все чаще наши мозги находят применения в других странах. Могу предположить, что и в группе ученых, разрабатывавших тему убиктивин-опосредованного расщепления белков тоже были выходцы из России. Кроме того, неплохо бы помнить, что на определенном этапе мозги – это еще не все.


Нужна очень дорогостоящая аппаратура, позволяющая тем же американцам, к примеру, за полдня получать результаты, которые мы здесь получаем за месяц работы по-старинке. У нас сегодняшнее состояние дел в стране и развитие молекулярной биологии друг с другом не стыкуются. Да и круг интересов сегодня настолько широк, что на финансирование исследований по всем темам, которые интересны нашим ученым, никаких денег не хватит.


– Значит, догнать и перегнать не получится?


– Если отношение общества к науке останется на прежнем уровне, то не получится. Сегодня у нас пока таких перспектив нет.


– А воспользоваться результатами открытия западных ученых мы сможем?


– Да, но если говорить о прикладном аспекте, а именно о разработке новых лекарственных средств, то мы вновь окажется далеко в хвосте. Ведь все новые препараты появляются с пылу-с жару, непосредственно после того, как в лабораториях ученых, занимающихся фундаментальными проблемами, получают какие-то результаты. Прикладники стран, в которых исследования проводятся, собирают сливки.


А наши прикладники вынуждены будут ждать, пока результаты исследований будут опубликованы. К тому времени может получиться так, что все препараты будут уже составлены, и нам останется либо только повторять их либо производить по лицензии. Хотя конечно, нельзя исключить, что даже в таких условиях мы сумеем додуматься до того, до чего не додумается ни один человек на Западе.


МедНовости.ру


Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Вернуться к списку статей