Новости № 30-31(2016)

Официально


В вузовских соцсетях и аккаунтах Минобрнауки начался флешмоб, в котором участвуют федеральные и национальные исследовательские университеты.

Заместитель руководителя Рособрнадзора Александр Бисеров прокомментировал опрос ВЦИОМ о качестве высшего образования в России. Об этом информирует сайт ведомства.

Создание пешеходной зоны возле Политехнического музея станет одним из ключевых проектов преобразования центра Москвы.




Регионы


Троим молодым ученым вручены Государственные премии Республики Татарстан имени В.Алемасова. Церемония прошла на заседании Президиума республиканской Академии наук.

На базе Баксанской нейтринной обсерватории Института ядерных исследований РАН будет создана кафедра физики Кабардино-Балкарского госуниверситета и ИЯИ. Договоренность об этом была достигнута в ходе визита в кабардино-балкарский вуз делегации института.

В Национальном исследовательском ядерном университете “МИФИ” начался второй этап Стратегических сессий 2016 года.

СНГ


Интердайджест


Веб














Хаос призвали к порядку. Ученые сделали открытие, разложив по “полочкам” гены в ядре клетки.
Наука
№ 3(2016)

22.01.2016

Наверное, таков стереотип мышления: раз сделано открытие - событие, понятное дело, выдающееся, - значит, на него ушли долгие годы. Однако группа ученых во главе с заведующим лабораторией Института биологии гена РАН, завкафедрой молекулярной биологии биофака МГУ, членом­-корреспондентом РАН, профессором Сергеем Разиным уложилась всего­то года за два - два с половиной. И все же, стереотип, как оказалось, не подвел.

- С тех самых пор, как пришел в науку, мне хотелось понять, каким образом очень длинная молекула ДНК оказывается упакованной в ядро клетки, - рассказывает Сергей Владимирович. - Причем не как-нибудь, не в скомканном виде, а так, чтобы активные ее части были доступны для считывания генетической информации. Здесь должны быть задействованы важные регуляторные механизмы.
О ДНК мы знаем очень много. Но не будем забывать: во всех клетках, из которых построено наше тело, молекулы ДНК одни и те же, хотя клетки существенно различаются. Значительная часть закодированной в ДНК информации в каждой из таких клеток не используется, а как бы отложена про запас. Получается, что на какие-то гены выбор пал, а на какие-то ­ нет, для одних работа находится, другие ждут своей очереди. Но едва нарушается сложный этот выбор ­ механизм дает осечку и образуются раковые клетки. Процесс “распределения обязанностей” напрямую зависит от способа упаковки ДНК.
Наш научный подход, возможно, отличался от многих других: с самого начала мы пытались объяснить, каким образом линейная ДНК-­белковая нить, которую называют хроматиновой фибриллой, укладывается в сложную трехмерную структуру. Используя современные методы анализа, определили, какие части хромосом чаще контактируют друг с другом, то есть уложены более компактно, а какие ­ менее компактно. Сопоставление полученных карт с информацией о том, какие гены работают и какие белки связаны с работающими и неработающими генами, позволило заключить, что способ укладки ДНК в ядре напрямую связан с чередованием работающих (активных) и неработающих (неактивных) генов. Чтобы понять, каким образом складывается трехмерная организация генома, смоделировали этот процесс на компьютере. На виртуальный полимер, состоящий из 10 500 шариков, представляющих простейшие субъединицы хроматиновой фибриллы, нанесли определенные метки, соответствующие работающим и неработающим генам. Выяснили, что шарики, несущие “неактивные” метки, могут залипать друг на друга, тогда как шарики, несущие “активные” метки, такой способностью не обладают. Затем предоставили возможность полимеру сворачиваться путем перебора различных конфигураций. И в какой-то момент хаос прекратится, ­ полимер сложится в структуру, весьма похожую на ту, которая существует в живых клетках. Компьютерная программа была построена таким образом, что процесс сворачивания полимера полностью определялся простыми физическими законами, характеризующими поведение макромолекул в растворах. Ничего сверхъестественного в полученном результате нет, однако, когда у нас это получилось, мы здорово обрадовались: ведь нам удалось представить, как сложные биологические процессы управляются физическими законами. Естественно, всех вопросов мы не решили, зато поняли базовый принцип формирования трехмерной структуры генома. Теперь предстоит разбираться с тем, как именно изменения базовой структуры обеспечивают возможность включения и выключения генов. Такова одна из ключевых и сверхсложных проблем современной биологии.
Компактно упакованные сегменты хромосомы содержат гены, которые работают только в определенных типах клеток, и там эти структуры частично разворачиваются. Если удастся постичь, какие регуляторные механизмы контролируют этот процесс, мы серьезно продвинемся в понимании, как функционирует геном в целом. Безусловно, это облегчит жизнь ученым, но одновременно породит массу вопросов: что случится, например, если образовавшиеся изолированные домены вдруг объединятся? Или если какой-то ген оказался в той области ядра, где он находиться не должен? Раньше клеточное ядро рассматривали как колбу, в которой происходят различные химические процессы. Сейчас ясно, что клеточное ядро лучше уподобить офисному зданию, в котором каждая комната имеет определенное назначение. Попав в “неправильную комнату” в результате изменения конфигурации хромосомы, ген может оказаться под “дурным влиянием” и начать или, наоборот, перестать работать. Произойти это может, например, из-за хромосомных перестроек. Науке известно, что такие процессы обычны для раковых клеток и что определенные типы рака характеризуются присутствием в клетках вполне определенных хромосомных перестроек, перемещающих онкогены с одной хромосомы на другую. Что вносит наибольший вклад в развитие заболеваний, пока сказать сложно. Сегодня этот “узелок” - одна из “горячих” областей исследований.
Но помимо теоретической была и чисто техническая проблема. Современная наука, как и производство, требует необходимых мощностей, наличия совершенной экспериментальной базы. Нам, считаю, повезло, что прозорливый ректор МГУ в тяжелейшие 1990­-е годы добился, чтобы университет получил супервычислитель, хотя он и стоил огромных денег, а поле деятельности для него еще не было определено. Без суперкомпьютера, как и системы математического моделирования, мы бы эту работу просто не осилили.
- Как называется ваше открытие и как оно было принято?
- Название мало что объяснит неподготовленному читателю. Поэтому скажу так: наша группа раскрыла механизмы самоорганизации ДНК-­белковой нити в трехмерную структуру. Более того, было продемонстрировано, что трехмерная организация генома крайне динамична и до известной степени различается в разных клетках. Фактически в клетках постоянно происходит перебор всевозможных конфигураций генома. Это чрезвычайно важно с биологической точки зрения, потому что объясняет, почему живой организм так быстро может отреагировать на изменение окружающей среды. Но коль скоро пространственная организация генетического аппарата важна для включения и выключения генов, подвижность этой организации предоставляет хорошие возможности для управления работой генов с помощью тех или иных внешних воздействий. Открываются большие перспективы для создания новых лекарственных препаратов. Сама по себе работа, о которой мы сейчас говорим, заняла порядка двух - двух с половиной лет. А подготовка - несколько десятилетий. Надо, что называется, жить с проблемой, чтобы предложить нечто концептуально важное для ее решения. В работе принимали участие ученые из разных областей науки: биологи Института биологии гена, биофака МГУ и Института молекулярной генетики, биоинформатики и физики из МГУ и Института проблем передачи информации. Мы все были увлечены этой проблемой и как бы дополняли друг друга. Биологам вроде бы все казалось очевидным, но до поры до времени они не могли это доказать. Отмечу вклад физиков: методом компьютерного моделирования они проиллюстрировали процесс укладки полимеров в предсказанную нами структуру. Вычислений потребовалась масса, поскольку в поисках равновесного состояния нашей модели мы продвигались вперед методом проб и ошибок, перебирая множество вариантов. Для изучения укладки полимера, состоящего из 10 500 блоков, в 3D-структуру, потребовалось трое суток работы суперкомпьютера “Ломоносов”. За секунду каждый его процессор совершает 10 тысяч операций, а в наших расчетах было задействовано 200 процессоров. Для построения усредненной модели расчеты пришлось повторить 12 раз. На обычном компьютере это сделать просто невозможно. Справиться с гигантской задачей мог только суперкомпьютер. И все же, за полгода мы эту работу завершили. Открытие было сделано в начале 2015 года, но потребовалась еще пара месяцев, чтобы изложить все на бумаге, подчистить “хвосты”, перепроверить, не вкрались ли ошибки. Проще говоря, нам нужно было убедиться, что все это правда.
Мы опубликовали статью (замечу, далеко не первую) в престижном иностранном журнале с импакт-­фактором 14. Но можно было отдать ее и в более “крутое” издание. Однако мы к этому не особенно стремились: на мой взгляд, главное, чтобы журнал находился на определенном уровне, тогда не важно, какой именно это журнал - коллеги все равно заметят. Если же уровень ниже, то и читать не станут, посчитав халтурой, а если и посмотрят, то могут кое-что и украсть, не процитировав, ­ такое тоже бывает. В нашем случае, как только статья вышла, на нее сослался другой, более известный журнал, сделав ей фактически рекламу. Отмечу, что это исследование целиком принадлежит российским ученым, что по нынешним временам ­ большая редкость. В геномике отечественных работ, вызвавших такой резонанс, еще не было.
- Каким может быть практическое применение вашего открытия?
- Прежде всего, подчеркну: наша работа ­ фундаментальная. К сожалению, некоторые ответственные чиновники искренне убеждены, что заниматься надо исключительно практическими вопросами. Считаю это абсолютной глупостью: смешно требовать от академических ученых досконального знания практических проблем, которые они бы и решали. Однако убежден: любое новое знание рано или поздно найдет дорогу в практику. Вопрос в том, когда? В нашем случае, данные о пространственной организации генетического аппарата в клетке уже позволяют объяснять механизмы возникновения некоторых онкологических заболеваний. В предыдущем исследовании, выполненном совместно с французскими коллегами, нам удалось доказать, что даже простое перемещение генов внутри ядра клетки оказывается достаточным, чтобы ген, который не должен был работать, вдруг “включился”, и это вызвало лейкоз. Так возникло новое объяснение опаснейшего заболевания. А если удалось разобраться в его причинах и обнаружить врага, остается только найти способ, как от него избавиться.
Теперь мы готовы под другим углом взглянуть на причины онкологических заболеваний. Появляется возможность поиска способов включения и выключения генов, причем механизмы для этого могут быть разными. Суть в том, чтобы понять, что именно идет не так - тогда можно будет с этим бороться.
- Вы сделали открытие, у которого блестящие перспективы. Многое ли изменилось в вашей жизни?
- Практически ничего, только работы стало больше. Законченное исследование не просто фиксирует достигнутый результат, но и порождает массу вопросов. Поиск ответов заставляет двигаться дальше, причем в разных направлениях. И уж раз мы оказались несколько впереди всех наших коллег, то какие-то вещи можем сделать быстрее них - ведь нельзя забывать о конкуренции среди ученых. Еще до публикации мы понимали, куда надо двигаться, какие перспективы перед нами открываются. Другими словами, сегодня мы расширяем завоеванный плацдарм. Так что никакого почивания на лаврах. Да и как отказаться от того, что тебе интересно?
Пользуясь случаем, отмечу факт сотрудничества академической и университетской науки. Об этом много говорят, но у нас это действительно случилось, и результат на лицо. Следует сказать и о том, что без поддержки РФФИ и РНФ мы вряд ли бы многого достигли. Только публикация в ведущем иностранном журнале (не секрет, что за них, как и за цветные иллюстрации, приходится платить) стоила 250 тысяч рублей. Пять миллионов ушло на работы по массированному определению нуклеотидных последовательностей ДНК. А еще траты на реактивы и зарплату сотрудникам... При существующем уровне целевого финансирования даже индивидуальные гранты РНФ не всегда оказываются достаточными для поддержки работ такого уровня. Приходится объединять усилия нескольких коллективов, имеющих собственное финансирование. И еще один очень важный момент: такие прорывные работы помогают удержать в стране молодежь. Если она видит, что есть интересная, перспективная тема на острие мировой науки и над ней можно нормально работать, не отвлекаясь на поиск заработка, у нее отпадает необходимость переезда за границу. В немалом нашем коллективе кроме меня - одна молодежь. И это радует: не так важно, что кто-то уезжает, это естественно. Куда важнее, что многие остаются. Раньше такого не было.


Юрий ДРИЗЕ
Фото предоставлено С.Разиным


 

Отзывы

Чтобы оставить отзыв необходимо авторизоваться или зарегистрироваться



 

Статьи на тему

И вглубь, и ввысь. Методы масс-спектрометрии позволяют увидеть суть.
Разговор корреспондента "Поиска” с доктором физико-математических наук, профессором, преподавателем кафедры молекулярной медицины МФТИ Евгением Николаевым вышел за рамки одной темы. И все потому, что под руководством Евгения Николаевича сегодня выполняется целый ряд интереснейших исследований в области масс-спектрометрии... /№ 30-31(2016)
Взрывной характер. Чего ждать от супервулканов?
Международная команда геофизиков выяснила, как работает индонезийский супервулкан Тоба. С помощью данных сейсмических станций ученые реконструировали весь процесс “питания” вулкана и определили, что приводит к взрыву. /№ 30-31(2016)
К истокам вдохновенья. Крупнейший инженерный вуз страны углубляется в науки о жизни.
Междисциплинарные исследования на стыке наук - физики, химии, биологии, медицины - давно уже стали тенденцией в современном мире. Именно они нередко приводят к выдающимся результатам, дают толчок развитию новых научных направлений. Еще один сегодняшний тренд - расширение сферы интересов ведущих технических университетов в сторону Life Science (наук о жизни)... /№ 29(2016)

РЕФОРМА РАН


Ведущие российские ученые - академики, члены-корреспонденты и профессора РАН - выступили с открытым письмом Президенту РФ Владимиру Путину, в котором подвергли жесткой критике результаты научной реформы.

На заседании Бюро Научно-координационного совета при ФАНО в очередной раз решалась судьба Якутского научного центра Сибирского отделения РАН.

Завершился прием заявок на получение статуса эксперта Российской академии наук. Удалось ли РАН сформировать корпус специалистов, способных оценить результаты исследований во всех областях науки и перспективы предлагаемых к реализации государственных проектов?

Традиционная двадцать первая по счету Поволжская ассамблея Профсоюза работников РАН в этом году проходила в Переславле-Залесском на базе Института программных систем (ИПС) им. А.К.Айламазяна РАН.

Завершилась общественная экспертиза проекта рекомендаций Российской академии наук по повышению эффективности вложения финансовых средств в развитие фундаментальной науки и поисковых исследований.

Конференции


15.07.2016
Перечень научных конференций, симпозиумов, съездов, семинаров и школ, проводимых подведомственными ФАНО России организациями в 2016 году.

17.06.2016
Перечень научных конференций, симпозиумов, съездов, семинаров и школ, проводимых подведомственными ФАНО России организациями в 2016 году.

13.06.2016
Рекордные урожаи, стратегические вопросы импортозамещения, создания прорывных промышленных технологий, перспективы развития российской экономики в ближайшие 20-25 лет – актуальные темы международного Форума и выставки по глубокой переработке зерна и биотехнологиям «Грэйнтек-2016».

Текущие конкурсы


29.07.2016
Конкурс 2017 года проектов по подготовке информационных материалов по результатам научных проектов, выполненных при поддержке федерального государственного бюджетного учреждения “Российский фонд фундаментальных исследований”.

15.07.2016
Конкурс 2017 года проектов фундаментальных научных исследований, проводимый федеральным государственным бюджетным учреждением “Российский фонд фундаментальных исследований” и Всероссийской общественной организацией “Русское географическое общество”.

15.07.2016
Конкурс 2016 года проектов фундаментальных научных исследований, проводимый федеральным государственным бюджетным учреждением “Российский фонд фундаментальных исследований” и Правительством Республики Бурятия.

15.07.2016
Региональные конкурсы 2016 года проектов ориентированных фундаментальных исследований по междисциплинарным темам, проводимые федеральным государственным бюджетным учреждением “Российский фонд фундаментальных исследований” и субъектами Российской Федерации.

15.07.2016
Региональный конкурс 2016 года проектов фундаментальных научных исследований, выполняемых молодыми учеными, проводимый федеральным государственным бюджетным учреждением “Российский фонд фундаментальных исследований” и Правительством Красноярского края.

Вакансии


29.07.2016
Образовательное частное учреждение высшего образования “Академия МНЭПУ” объявляет о проведении выборов на замещение вакантных должностей...

15.07.2016
Институт океанологии им. П.П.Ширшова Российской академии наук объявляет конкурс на замещение вакантных должностей...

15.07.2016
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук объявляет конкурс на замещение вакантных должностей...






опрос

Какие рубрики нашей газеты Вам наиболее интересны?




Copyright 2010
Главная страница   |   О газете  |  Партнеры  |  Команда Поиска  |  РЕФОРМА РАН