Моторы жизни. Чудо-белки стали темой российско-британского научного кафе.

В середине июня в Президиуме Уральского отделения РАН состоялось очередное, уже пятое, заседание российско-британского научного кафе — по существу, содержательная конференция, перешедшая в свободное общение. Участников приветствовали председатель УрО РАН академик Валерий Чарушин и посол Ее Величества Королевы Великобритании в Российской Федерации доктор Лори Бристоу. Валерий Николаевич напомнил собравшимся, что начало таким встречам было положено в 2011 году в Москве, на приеме в посольстве Великобритании по случаю 50-летия полета Юрия Гагарина в космос. В ходе беседы с тогдашним британским послом в России Тимоти Барроу возникла идея установления более тесных связей между учеными этой страны и Урала. Первое российско-британское научное кафе, посвященное проблемам органической химии, состоялось в Екатеринбурге в 2012 году, следующие прошли также в столице Урала и в Перми. Тематика была разнообразной — от космических магнитных полей до экономических вопросов, в частности государственного содействия процессам реиндустриализации и импортозамещения. То есть сегодня уже можно говорить о доброй традиции, которая сложилась вопреки политической напряженности в мире и в отношениях двух стран. Нынешняя встреча российских и британских специалистов на Урале проходила в рамках перекрестного Года науки и образования России и Великобритании и была приурочена к официальному Дню рождения королевы, который в этом году праздновали 15 июня (вообще-то родилась королева в апреле, но в разных странах этот национальный британский праздник отмечают в разное время). Посол Лори Бристоу, выпускник Кембриджского университета, высказал мысль, что наука как явление глобальное и интернациональное неизбежно вписывается в российско-британские отношения, какими бы сложными они ни были. Ученые, работающие в разных сферах (сам Лори Бристоу изу­чал в Кембридже ирландскую литературу), обогащают понимание мира, в котором мы живем. Перспективы научного сотрудничества Великобритании и России посол Ее Величества связывает с молодыми специалистами, которые будут делать науку в XXI веке. 

Участники пятого научного кафе обсуждали специальные проблемы из области молекулярной биологии: функции и механизмы работы миозиновых моторов в живых клетках. Британскую сторону представляли профессор Джон Кендрик-Джонс, доктор Фольма Бусс, доктор Антонина Круппа и доктор Джеймс Вилкинсон (все — Кембридж), российскую — заведующий лабораторией биологической подвижности Института иммунологии и физиологии УрО РАН доктор биологических наук Сергей Бершицкий. 

Ключевым термином, звучавшим практически на всех выступлениях, был миозин — один из главных компонентов сократительного аппарата мышечных клеток. Молекулы белка миозина, которые являются биологическими моторами, при взаимодействии с другим белком — актином — обеспечивают многообразие биологической подвижности от внутриклеточного транспорта, деления клеток до их движения и мышечного сокращения. 

Сергей Бершицкий, сотрудничающий с британскими коллегами уже почти 30 лет, сделал подробный обзор исследований молекулярных механизмов мышечного сокращения, которые начались в Кембриджском университете в 1950-е годы. Правда, еще в 1939 году наши исследователи академик В.Энгельгардт и профессор М.Любимова установили, что при взаимодействии миозина с актином потребляется энергия расщепления АТФ — аденозинтрифосфорной кислоты. До тех пор, пока молекулярная структура мышцы была неизвестна, считалось, что она сокращается за счет укорочения продольных мышечных волокон. В начале 1950-х годов две группы британских ученых, одну из которых возглавлял будущий лауреат Нобелевской премии (за теорию нервного импульса), а впоследствии президент Лондонского Королевского общества и ректор знаменитого кембриджского Тринити колледжа Эндрю Хаксли, а другую — его однофамилец Хью Хаксли, начинавший научную карьеру в лаборатории молекулярной биологии Кембриджского университета, независимо друг от друга пришли к выводу, что при сокращении мышцы продольные — тонкие и толстые — нити внутри волокна скользят друг относительно друга, не меняя своей длины, а механическую работу совершают “поперечные мостики”. Как выяснилось впоследствии, они представляют собой головки молекул миозина, образующих толстые нити, циклически взаимодействуют с актином тонких нитей, заставляя их перемещаться относительно толстых. Статьи двух ученых в соавторстве с коллегами были опубликованы в одном номере журнала Nature в 1954 году. Модель скользящих нитей составляет основу современных представлений о механизме работы мышц.

Сергей Бершицкий и его коллега доктор биологических наук Андрей Цатурян занялись этой проблематикой в 1980-е годы. Они разработали методику субмиллисекундного скачка температуры в одиночном мышечном волокне и исследовали реакцию сокращающейся мышцы на быстрое нагревание. Их результаты заинтересовали Эндрю Хаксли, приехавшего в СССР в 1989 году по приглашению тогдашнего президента АН СССР академика Гурия Марчука. Мэтр предложил молодым ученым поработать в Великобритании. С тех пор началось многолетнее взаимодействие британских и российских специалистов, во многом благодаря которому была создана двухстадийная модель мышечного сокращения. В лаборатории, возглавляемой Бершицким, величину шага молекулы миозина измеряют с помощью “оптической ловушки” на установке, собранной руками самих ученых. 

Доклад профессора Джона Кендрика-Джонса (лаборатория молекулярной биологии Совета медицинских исследований) был посвящен разнообразию видов и функций миозинов. В нем отмечено, что в регуляции мышечного сокращения важнейшую роль играет кальций, который мобилизует миозины на выполнение разнообразных клеточных функций, и отслежена эволюция этих процессов на примерах от моллюсков до млекопитающих. 

Доктор Фольма Бусс (Институт медицинских исследований Кембриджа) продолжила рассмотрение регуляторных функций различных миозинов в клетках. Она также остановилась на медицинских аспектах изучения миозинов, подробно проанализировав двойственную роль так называемого миозина VI в развитии сальмонеллезной инфекции.

Доктор Антонина Круппа, также представляющая Институт медицинских исследований Кембриджа, показала, как миозины вовлекаются в процессы аутофагии (утилизации клеткой погибших или отработанных внутренних компонентов) и нейродегенерации, или прогрессирующей гибели нервных клеток. Актуальны, в частности, исследования связи процессов, в которых участвуют миозины, с развитием болезни Паркинсона.

Директор британского офиса компании NanoTemper Technologies доктор Джеймс Вилкинсон рассмотрел биофизические методы создания лекарственных препаратов. Отметив, что во всем мире выявление биологически активных веществ — очень дорогостоящее занятие, он представил некоторые разработки компании, способствующие более эффективному поиску фармакологических мишеней. 

Завершилось заседание оживленной дискуссией с активным участием научной молодежи УрО РАН.

На верхнем снимке: директор Института иммунологии и физиологии УрО РАН академик Валерий Черешнев (слева) и профессор Сергей Бершицкий; на нижнем снимке: председатель УрО РАН академик Валерий Чарушин (слева) и посол Великобритании в России доктор Лори Бристоу.