Нобелевскую премию по химии 2018 г. разделили пополам американка Фрэнсис Арнольд (Калифорнийский технологический институт), награжденная за развитие теории направленной эволюции ферментов, и американец Джордж Смит (Миссурийский университет) совместно с британцем Грегори Уинтером из Кембриджа – за создание метода «фагового дисплея» и адаптации его для наработки терапевтических антител. Достижения лауреатов прокомментировал 9 октября на ежегодной пресс-конференции СО РАН, посвященной итогам Нобелевской недели, к.х.н. В. В. Коваль, заместитель директора по научной работе Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН

Нобелевская премия по химии в этом году вручена за два разных достижения, но оба они касаются молекулярной биологии белков, точнее, как указывают многие комментаторы, использования эволюционных механизмов для получения молекул белков и пептидов с заданными свойствами.

К.х.н. Владимир Васильевич Коваль, заместитель директора по научной работе Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН

Так, лаборатория Ф. Арнольд, ставшей пятой женщиной-лауреатом Нобелевской премии по химии, занимается направленной эволюцией ферментов. Как мы знаем, ферменты – это белки, которые служат катализаторами всех биохимических реакций, что происходят в клетке, это основа всего «живого». В процессе эволюции природа, безусловно, уже отобрала лучшие по эффективности активные центры и белковые структуры, которые работают наиболее быстро и специфично. Но человек пошел дальше. В современной медицине, в биотехнологии есть очень много задач, когда нужно изменить специфичность или оптимизировать работу живых клеток, и для этого нужно «заставить» ферменты выполнять несвойственные им функции. К примеру, большую часть витаминов сегодня получают биотехнологическим способом, а еще 10 лет назад для этих целей использовался более дорогой и длительный многостадийный химический синтез.

Существует множество ферментов, множество белков – вводить точечные мутации и испытывать каждый вариант слишком долго и дорого. «Просчитать» заранее, какие изменения надо внести в сложную белковую структуру из сотен и тысяч аминокислот, трудно, а зачастую невозможно. Метод направленной эволюции ферментов – это скрининг, работающий по законам природы.

Как все происходит? К примеру, мы хотим определенным образом изменить какой-то фермент, чтобы он приобрел новые свойства. Для этого берем ген, кодирующий нужный фермент, и «в пробирке» генерируем образование случайным образом различных мутантных вариантов этого гена (в том числе и за счет «перетасовки» целых генных фрагментов, как это происходит при формировании половых клеток). Получившиеся ДНК-последовательности с помощью методов генной инженерии помещаем в бактерии, а затем отбираем микроорганизмы с нужной активностью ферментов. Другими словами, мы «копируем» природный эволюционный процесс, но делаем это гораздо быстрее.

Чтобы «ускорить эволюцию» и изменить ген, кодирующий конкретный белок, используют «мутагенную» методику полимеразной цепной реакции (ПЦР), в ходе которой происходит многократное удвоение определенного участка ДНК, но с ошибками-мутациями, получая «бибилиотеку» разных генных вариантов. Затем эти генетические конструкции встраивают и клонируют (размножают) в бактериях E. coli, а затем выделяют бактерии с нужными свойствами. После этого выделить и «прочитать» структуру нового гена – дело техники. Весь процесс может быть повторен неоднократно. Thomas Shafee/Wikimedia Commons

Метод направленной эволюции белков позволяет создавать ферменты с улучшенными свойствами, отсутствующие в природе ферменты, ферменты с расширенной и измененной субстратной специфичностью, «индустриальные» ферменты для биотехнологий. С помощью таких ферментов получают терапевтически значимые молекулы – витамины, антибиотики, ингибиторы и индукторы биохимических процессов и т.д. Сегодня все это – большой кусок индустрии, но при этом и важнейшее фундаментальное направление, судя по взрывному росту числа публикаций. Исследованиями в области направленной эволюции ферментов интенсивно занимаются во всех экономически развитых странах, в первую очередь в США. Подобные работы ведутся и в России, в частности, в СО РАН, однако в целом вклад отечественной науки в эту область, к сожалению, слишком мал.

Вторую половину Нобелевской премии получили исследователи, предложившие использовать для наработки белков с заданными свойствами бактериофаги – вирусы бактерий, которые имеют маленький собственный геном. Красивая идея фагового дисплея была впервые выдвинута Дж. Смитом в статье, опубликованной в Nature еще в 1985 г., когда существовала проблема соотнесения множества уже известных белков с участками ДНК, в которых эти белки закодированы. Последовательность ДНК к тому времени научились успешно секвенировать, но нужно было найти способ узнать, какие из этих расшифрованных фрагментов несут те или иные конкретные гены.

Суть технологии, предложенной для этих целей Смитом, состояла в том, чтобы встраивать фрагменты такой «неизвестной» ДНК в геном бактериофага (ученый предложил использовать для этого фаг M13 – достаточно крупный вирус кишечной палочки). И не в любое место, а туда, где находятся гены, кодирующие собственные поверхностные белки фага. В бактерии фаги размножаются, в результате чего образуется множество вирусных частиц, которые несут на поверхности уже не только свои, но и инородные белки. С помощью специфических антител к конкретному белку мы можем «выудить» из этой армии бактериофаги, несущие этот белок, «прочитать» их геном вместе со «вставкой» и идентифицировать нужный ген.

Принципиальная схема процедуры отбора высокоспецифичных рекомбинантных антител к конкретной мишени-антигену из комбинаторной библиотеки фагового дисплея на основе нитчатых бактерифагов. По: (Тикунова, Морозова, 2009)

В процессе размножения фаги мутируют, поэтому в результате мы получаем обычно целый набор фаговых частиц, которые несут на своей поверхности немного различающиеся варианты белков – так получаются комбинаторные фаговые библиотеки, на основе которых можно вести отбор фагов, несущих белки с нужными свойствами. После секвенирования генома отобранных фагов исследователь получает генетическую конструкцию, которые можно «размножать» биотехнологическим способом.

Второй нобелевский лауреат, Г. Уинтер, адаптировал технологию фагового дисплея для получения антител к определенным антигенам. Он первым ввел в геном фага кусок ДНК, кодирующей фрагмент человеческого иммуноглобулина, ответственного за распознавание других молекул, а затем с помощью фагового дисплея отобрал варианты, наиболее эффективно взаимодействующие с целевой молекулой. С помощью такого подхода он и его коллеги разработали терапевтические препараты на основе антител для лечения аутоиммунных заболеваний, а затем и для применения в онкологии.

Сегодня эту замечательную методику широко используют для самых разных целей, включая отбор белков по специфическим свойствам, направленную модификацию белков, поиск, отбор и наработку терапевтических моноклональных антител, исследования рецепторов и картирования сайтов связывания антител и т.д. С ее помощью можно создавать противораковые препараты направленного действия и безопасные вакцины.

Фаговым дисплеем сегодня пользуются буквально все. В том числе в Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН с помощью этой технологии создан препарат Энцемаб от клещевого энцефалита на основе генно-инженерных гуманизированных антител, который успешно прошел доклинические испытания.

Фото: https://commons.wikimedia.org

Нападающий санкт-петербургского «Зенита» и полузащитник «Краснодара» Павел Мамаев так отметили десятилетие дружбы, что в больнице оказался 33-летний уроженец Малориты Виталий Соловчук. Белорус работает водителем ведущей «Первого канала» Ольги Ушаковой. Ее мужчина и ждал, когда началась вся эта история. Спустя сутки белорусское посольство в РФ отреагировало на произошедшее.

«Посольство держит на контроле ситуацию в связи с причинением в г. Москве телесных повреждений 33-летнему гр-ну Беларуси. По данному факту возбуждено уголовное дело по ст. 116 УК РФ „Побои“. Пострадавший находится в больнице, ему оказывается необходимая медицинская помощь. Сотрудники посольства связались с отделением больницы, где проходит лечение пострадавший. По заверениям медиков, его жизни ничто не угрожает, самочувствие нормальное», — сообщает посольство.

Пресс-служба главного управления МВД России по Москве заявила, что уголовные дела, возбужденные по фактам нанесения побоев на автостоянке на 2-й Брестской улице и в кафе на Большой Никитской, ввиду большого общественного резонанса переданы для дальнейшего расследования в Главное следственное управление ГУ МВД России по Москве. Следователи следственной части приступили к расследованию указанных уголовных дел.

Меж тем футболисты готовятся выступить с официальным заявлением после нанесения побоев двум гражданам, сообщает телеканал «Москва 24».

— Они сделают заявление по этому поводу. Я за них говорить не буду, наверное. Когда они решат, когда будет удобный правильный момент, они это сделают. Они не задержаны. Дело возбуждено. Кто они? Решайте, — сообщил представитель Кокорина и Мамаева в эфире телеканала.

Вчера, по сообщению Mash, Кокорин и Мамаев не приехали в полицию. Их допросят сегодня.

Относительно поведения Кокорина и Мамаева вчера высказались главные футбольные организации РФ. Светлого будущего у ребят, кажется, не предвидится.

— Российский футбольный союз категорически осуждает произошедшее с футболистами ФК «Зенит» и ФК «Краснодар». То, что мы наблюдали на видео, неприемлемо. Мы не сомневаемся, что МВД проведет компетентное разбирательство, закон для всех один, виновные понесут наказание. В свою очередь, совместно с клубами мы предусматриваем сейчас особые наказания. Поддерживаем решение клубов рассмотреть вопрос о расторжении контрактов. Российский футбольный союз внимательно изучит возможность вынесения спортивных санкций. РФС, тренерский штаб сборной, футболисты проделали большой путь, чтобы поменять отношение людей к себе. Мы очень дорожим репутацией и категорически осуждаем произошедшее, — сказал исполняющий обязанности президента РФС Александр Алаев.

На сайте РПЛ, организации, которая проводит внутренний чемпионат России, было опубликовано следующее заявление:

— После уточнения всех имеющихся на данный момент обстоятельств инцидента с участием Александра Кокорина и Павла Мамаева, Российская премьер-лига выражает возмущение и решительно осуждает их хулиганское поведение. Этот поступок бросает тень не только на славные имена ФК «Зенит» и ФК «Краснодар», но и на весь российский футбол. Мы считаем, что виновные должны понести самое суровое наказание. Хулиганам не место в футболе!

Источник onliner.by

Можно было предположить, что за 7 форумов все возможные мифы будут развенчаны. Но не тут-то было! А как же радиоуглеродный метод, с которым постоянно мухлюют археологи? А как же скрываемое учеными лекарство от рака? Мегалиты Сибири? Телегония? Невероятная польза вегетарианства?.. Разнообразие массовых заблуждений столь велико, а интерес к ним столь высок, что билеты на 8-й шабаш официальной науки опять закончились за месяц до начала. Что ж – тем приятнее было тому, кто успел добыть билет. Те же, кто не успел, имели возможность смотреть отличную бесплатную онлайн-трансляцию.

6 октября зрители, еле вместившиеся в зал МИСиС на Ленинском 4, замерли, когда под гитарные аккорды на экране появился «джедай науки» верхом на тираннозавре – уже хорошо знакомый любителям научпопа символ «УПМ». Минуту спустя бессменный ведущий мероприятия – редактор АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ Александр Соколов пригласил на сцену самого «старшего джедая», антрополога Станислава Дробышевского. Взмах световым мечом – и форум начался.

Станислав, недавно вернувшийся из Танзании, где «гостил» у охотников-собирателей хадза, развеял ряд популярных стереотипов о «дикарях» и преподнёс в дар оргкомитету форума новое орудие для борьбы с мракобесием – деревянную дубинку масаев.

Следом за ним д.г.н. Ярослав Кузьмин впервые поднял на форуме долгожданную тему – методы датирования и убедил зрителей в надёжности радиоуглеродного анализа на примере экспертизы Туринской плащаницы, которая оказалась подделкой.

Врач Алексей Яковлев затронул несколько щекотливых вопросов, связанных с популярным сейчас вегетарианством. Полезно или вредно вегетарианство? Правда ли, что это движение спасает животных? В самом ли деле животная пища «тяжелее» растительной? Не будем разрушать интригу – ждём публикации видео выступления.

Популяризатор науки Александр Соколов посвятил выступление одному из разительных отличий человека от других млекопитающих: отсутствию шерсти. По каким причинам и когда исчезла шерсть? Почему спустя 150 лет после выхода книги Дарвина «Происхождение человека и половой отбор» споры о причинах потери нашими предками волосяного покрова не умолкают? Подробности ждём в новой книге Александра, которая выйдет в 2019 году.

Скульптор Ольга Вдовина на прошлом форуме уже показала невозможное – вырубила внутренний угол в граните с помощью кремня. Теперь Ольга взялась за новую высоту – работает над каменной вазой. Проект еще не завершён, но некоторые этапы работы скульптор продемонстрировала зрителям. Ждем готовую вазу на 9-м форуме!

Биолог и популяризатор науки Александр Панчин специально к форуму провёл опрос своих подписчиков и составил «горячую шестёрку» самых популярных биологических мифов, куда вошли, например, старая добрая телегония, а также утверждение о влиянии мата на ДНК. Многие делегаты отметили доклад Панчина, как один из самых ярких на форуме.

Затем на форуме впервые прозвучал доклад геолога. Павел Селиванов с позиции геологической науки объяснил, почему не нужно верить рассказам про «пирамиды Кольского полуострова» и почему нагромождения каменных глыб, объявляемые «наследием Гипербореи», на самом деле имеют вполне естественное происхождение.

А историк науки Игорь Дмитриев обратился к теме мифологизации биографии известных учёных, которую осветил на примере Дмитрия Менделеева. Как известно, великий химик придумал рецепт русской водки, а свою периодическую систему увидел во сне… А может, всё было не так?

Кстати, в течение форума Александр Соколов провёл несколько блиц-опросов делегатов, в которых могли участвовать и те, кто смотрят онлайн-трансляцию. Любопытно посмотреть на то, как разделились мнения зрителей по некоторым вопросам, освещаемым докладчиками.

После каждого выступления звучало множество вопросов к выступающим, и по хорошей традиции, авторы лучших вопросов уносили призы – книги от издательств Альпина-нон-фикшн, Корпус, Питер, Рипол и центра Архэ. К каждому докладу обязательно прилагался и острый вопрос эксперта – в качестве таковых выступили палеонтолог Александр Марков, физик Борис Штерн, научный журналист Александр Сергеев, военный врач Алексей Водовозов, биолог Михаил Никитин. Еще одна новая деталь: девизом форума стала знаменитая фраза «Какие ваши доказательства?», поэтому в конце выступления каждый докладчик приводил ссылки на научные источники, с которыми, при желании, смогут ознакомиться пытливые слушатели. А еще в конце каждого выступления на экране появлялся «скетч», тут же рисовавшийся по мотивам доклада талантливой художницей Юлией Родиной.

В большом перерыве часть зрителей предпочли плотской пище духовную – столпившись у сцены, они наблюдали, как археологи-реконструкторы Иван Семьян и Яков Внуков изготовили настоящие лук и стрелы времён неолита. Меткий выстрел – и большой кусок свинины пробит навылет.

Отдельно стоит отметить экспозицию в фойе. Станислав Дробышевский в течение всех перерывов терпеливо отвечал на вопросы у «выставки черепов» (Совместной с Биологическим музеем, руководитель – Надежда Пантюлина), под пристальным взглядом Хомо наледи – сумрачная фигура древнего человека, выполненная Анатолием Александровым, стала объектом для фотографирования всех желающих.

Дарвиновский музей показывал виртуального неандертальца, а проект «Семеро в прошлом» действующий средневековый токарный станок. На стенде Музея музыки можно было послушать игру на уникальных старинных балалайках, а на столе лаборатории «Астрономикон» - полюбоваться моделями наноспутников. Павел Краснов весь день печатал на 3д-принтера фигурки пингвинопитека. А отдельным украшением выставки стали фотоработы путешественника Андрея Полонского, изображавшие тех самых «дикарей», с которыми недавно ходил на охоту Станислав Дробышевский.

Кульминацией дня стала 3-я церемония награждения финалистов премии «Почётный академик ВРАЛ», ежегодно вручаемой за достижения в области лженауки и псевдонауки – на этот раз «первая межпланетная премия» открылась энергичным выступлением ансамбля «Гуманоид Опера». Церемонию вели Александр Соколов и научная журналистка Ирина Якутенко, только что вышедшая в финал премии «Просветитель» за книгу «Воля и самоконтроль: как гены и мозг мешают нам бороться с соблазнами». В жюри, помимо спикеров 8-го форума, вошли астроном Владимир Сурдин, биолог Михаил Никитин, египтолог Максим Лебедев, лингвист Светлана Бурлак, врач Алексей Водовозов, физик Андрей Воронин (МИСиС), журналист Ксения Самойленко (Постнаука), историки Игорь Курукин и Никита Соколов.

Жюри предстояла непростая задача – выбрать достойнейшего из 4-х претендентов, прошедших 2 отборочных тура. Кроме того, дополнительный голос получал лидер онлайн-голосования зрителей. На звание Почётного академика (и статуэтку Грустного рептилоида работы Никиты Маклецова) претендовали биолог Сергей Савельев, публицист Евгений Понасенков, предприниматель Герман Стерлигов и гомеопат Олег Эпштейн. Убедительную победу одержал гомеопат – за него проголосовало 9 членов жюри; «приз зрительских симпатий» также достался Эпштейну. Остальные претенденты довольствовались званиями член-корреспондентов ВРАЛ: второе место получил Евгений Понасенков (3 голоса), затем Стерлигов с 1 голосом, и на почётном 4-м месте оказался Сергей Савельев – за него не проголосовал никто…

Не обошлось без инцидентов. Хотя никто из номинантов, несмотря на приглашения, на церемонию не явился, некие лица попытались помешать церемонии: пронесли на балкон и примотали к перилам громкоговоритель, из которого в момент награждения Понасенкова понёсся некий шероховатый текст. Техническое устройство было оперативно обезврежено волонтёрами форума, а Евгений Понасенков удостоился еще одной награды – ордена Петросяна I-й степени.

Надо отметить, что премия «Почётный академик ВРАЛ» привлекла заметное внимание прессы – интервью у оргкомитета взяли журналисты ряда изданий, а съемку на церемонии вели «Москва-24» и Deutsche Welle.

Следующий, 9-й форум «Учёные против мифов» пройдёт в Санкт-Петербурге в январе 2019. Следите за новостями!

Заявки на участие вы можете присылать уже сейчас по e-mail g_souris(at)mail.ru (указав в поле "Тема" УПМ-9)

Благодарим за помощь:

Руководство университета МИСиС

Портал 22 век и Сергея Маркова

Фонд Эволюция

Студию Дмитрия Пучкова

Биологический музей и Надежду Пантюлину

Портал Викент.ру и Игоря Викентьева

Поставщика подарков для бизнеса «Проект 111»

Александра Оганезова за полиграфию

Ирину Фролову за дизайн

Павла Краснова за 3d-печать

Сергея Кривоплясова за видеозаставку, Дмитрия Денисова за музыку

Рустама Сафаргалиева, Виталия Краусса и Петра Стерликова за видеомонтаж

Лабораторию Научных Видео и Александра Трунтаева за съемку и трансляцию

Евгения Прохорова за голос

Дарью Антонову за сувениры

Никиту Маклецова за грустного рептилоида

Олега Добровольского и Юлию Родину за рисунки

Вконтакте, Бэд Камедиан, Общество скептиков, Сай-Топус, Верт Дайдер, Сай Ван, Химия просто, Суровый технарь и "Популяризацию науки" за поддержку

Сергея Кортикова, Константина Барынина за техподдержку

Всех наших замечательных спонсоров

Сергея Котикова, Дарью Третинко и Команду волонтеров "SciTeam"