Поиск - новости науки и техники

В трех измерениях. Пространственная организация ДНК – ключ к борьбе с болезнями.

Все клетки многоклеточного организма имеют одинаковый набор генов. При этом по своей морфологии и функциям эти клетки существенно различаются. Нарушения в работе механизмов, обеспечивающих специализацию дифференцированных клеток многоклеточных организмов, приводят к развитию различных патологий, в том числе  логических заболеваний. А исследования механизмов самоорганизации в живой клетке помогают вырабатывать научно обоснованные стратегии лечения разных болезней, например, создавать лекарства, которые не позволят раковым клеткам бесконтрольно размножаться.О механизмах пространственной организации ДНК, обеспечивающей возможность установления специфических контактов между удаленными регуляторными элементами генома, недавно рассказал на заседании Президиума РАН заведующий лабораторией Института биологии гена РАН Сергей Разин (на снимке).

– Все знают, что генетическая информация заключена в молекуле ДНК, – начал рассказ Сергей Владимирович. – . Она представляет собой очень длинную (до 2 метров) тонкую цепочку, упакованную в ядре клетки. Из нее и “сворачивается” хромосома, располагающаяся внутри клеточного ядра. Во время деления цепочка ДНК, дабы не запутаться, очень плотно сворачивается, а в промежутках между делениями она свернута менее плотно и намотана на специальные белки – гистоны. В объемном клеточном ядре последовательности, удаленные друг от друга на молекуле ДНК, могут располагаться рядом или даже напрямую контактировать (см. рисунок). При этом они способны взаимодействовать, оказывая влияние на свойства друг друга, или, наоборот, не обращать на соседа никакого внимания. Так, было выяснено, что хромосомные перестройки и появление дополнительных копий хромосом приводят не только к перетасовке и изменению числа генов, но и к изменению конфигурации всего хроматинового домена (хроматин – это вещество хромосом, представляющее собой комплекс ДНК, РНК и белков).Осознание важной роли пространственной организации ДНК в ядре клетки ставит на повестку дня вопрос о трехмерной геномике, которая должна учитывать фактические расстояния между генами и регуляторными элементами – ТАДами и интер-ТАДами (ТАД – топологически ассоциированные домены). Лаборатория Сергея Владимировича занимается изучением пространственной организации ДНК с использованием современных полногеномных методов исследования. Работы, выполненные в последние годы, позволили сформулировать концептуально важную модель, демонстрирующую взаимозависимость между пространственной организацией генома и функциональной компартментализацией (определение того, какой участок за что отвечает) клеточного ядра. Совместные работы, проведенные российско-французской лабораторией LIA1066 по исследованию механизмов канцерогенеза, Институтом биологии гена РАН (Москва), МГУ им. М.В.Ломоносова и Институтом онкологии Густава Русси (Вильжюиф), позволили раскрыть новые механизмы злокачественного перерождения клеток. Ученые выдвинули концепцию, что в живой клетке происходят процессы самоорганизации вещества.- В совместной работе с французскими коллегами мы раскрыли принципиально новый механизм активации онкогенов при хромосомных перестройках, приводящих к развитию ряда B-клеточных лимфом, – рассказал С.Разин. – Эта работа привлекла внимание мирового научного сообщества, что говорит о ее прорывном характере. Надеемся, что наши исследования будут иметь практический выход и помогут в будущем объяснить возникновение различных заболеваний и разработать новые лекарства.Сегодня многие фармацевтические компании работают над созданием так называемых эпигенетических лекарств. Поиск представляющих потенциальный интерес химических агентов осуществляется в значительной мере методом перебора всех веществ, способных так или иначе влиять на функционирование эпигенетических систем. Результаты нашей работы позволят подойти к поиску эпигенетических лекарств более осмысленно, заключил Сергей Владимирович.По мнению академика Евгения Свердлова, доклад С.Разина “абсолютно свежая выпечка”, а проведенные исследовательские работы “находятся на абсолютно мировом уровне”.- Проблема только в том,  что мировой уровень не есть критерий истины, – отметил Евгений Давидович. – Современный мировой уровень в этой области, думаю, достаточно далек от уровня причинно-следственных связей.Когда последовательности ДНК сближаются, это еще не означает, что они взаимодействуют. Нужны специальные методы доказательства подобных взаимодействий клеточных структур. Сегодня таких методов еще нет. Ведь разрешающая способность современных приборов позволяет следить за сближенностью, составляющей 100 нанометров, а взаимодействие, с которого начинается функциональная связь, следует ожидать на уровне водородной связи: 0,24 нанометра. Поэтому даже самые изящные современные методы весьма далеки от требуемого разрешения, отметил академик Свердлов.- Однако это никак не умаляет достоинств работы Сергея Владимировича, – сказал он, – потому как сегодня мы не знаем другого пути, чтобы вый­ти на этот уровень водородной связи. Это и есть особенность фундаментальной науки. Мы двигаемся. Мы ищем. Этим фундаментальные научные исследования и отличаются от токарно-слесарных работ и строительства домов: мы не можем посчитать, сколько деталей мы настрогаем в итоге…Именно поэтому науке нужна поддержка. Проблема в том, как ее поддерживать.- Я, например, не имею представления, как будет финансироваться моя лаборатория в 2017 году и не будет ли у нас научной катастрофы, связанной с отсутствием денег, – сказал академик. – В свое время мы погнались за мировым уровнем финансирования науки и всячески поощряли финансирование по грантам. Это действительно хороший способ финансирования, но только тогда, когда с фундаментального уровня мы переходим на уровень практический. Сегодня в мире все явственнее тенденция перехода от грантового финансирования к финансированию конкретных проектов, поддержке индивидуальных идей и перспективных индивидуумов!Академик Свердлов предложил Президиуму РАН подумать, как можно было бы осуществить такое “персонализированное финансирование”. По мнению ученого, фундаментальную науку возможно сохранить, если, например, начать хотя бы с того, чтобы активно работающим членам РАН к стипендии прибавить еще и стипендию на проведение исследований.

Подготовил Андрей СУББОТИН

Фото автора

Нет комментариев