Британские врачи рассказали о работе над "генной телепатией"
В Имперский колледж Лондона - ведущий университет науки, технологии и медицины - группа российских журналистов попала не случайно, а в рамках Года науки и образования Великобритании и России 2017. Лучшие научные центры, закрытые исследовательские лаборатории и престижные английские университеты, - практически везде на стенах почета и в списках сотрудников есть русские имена. Одним из самых интересных собеседников стал профессор химической физики Алексей Корнышев, предложивший механизм распознавания схожих генов.
Представьте, что из-за вирусов, вредных химических воздействий или радиации гены постоянно повреждаются и нуждаются в "ремонте". Во время восстановительного процесса клетки - общей рекомбинации - разрушенный ген заменяется идентичным здоровым участком из резервной копии ДНК. Подобный процесс обмена происходит между материнской и отцовской ДНК и позволяет выборочно наследовать черты обоих родителей.
Но иногда, когда меняются "неправильные" гены, в программе случаются сбои: тогда ошибки рекомбинации становятся причиной многих генетических заболеваний. Самое "невинное" последствие такого сбоя - дальтонизм. А среди наиболее тяжелых - разные формы рака, болезни Альцгеймера и даже эффект преждевременного старения - прогерия, связанная с неполным функционированием и гибелью клеток.
Можно ли избежать фатальных ошибок в рекомбинации? Для начала нужно понять, как ответственные за одинаковые функции гены находят друг друга среди более чем 20 000 генов в ДНК человека и группируются для "починки"в огромном "стоге сена". Именно этот механизм - процесс электростатического распознавания генов - предложил и описал Алексей Корнышев, физик-теоретик, известный исследованиями электрохимических явлений и их проявлений в энергетике, нанотехнологии, биофизике. Дело в том, что сходные гены могут определять свое родство на расстоянии, без каких-либо белков или других биологических "сводников".
- Идея механизма проста. Представьте, что по дороге нога в ногу идут близнецы. Они все время будут идти рядом, так как длина шага и скорость одинаковы, - рассказывает Алексей Корнышев. - А если люди разные, то шагают они как попало и один всегда отстает. Так и со спиралью ДНК: одинаковые гены в определенных ситуациях будут находиться в одном "регистре" и смогут притягиваться. И чем длиннее одинаковый участок, тем сильнее этот эффект.
Его существование было продемонстрировано на молекулярном уровне "в пробирке". На очереди - эксперименты с клетками. Если доказать, что этот же механизм распознавания работает в живой среде, открытие может стать ключевым для медицины будущего.
Пролить свет на то, как минимизировать ошибки эволюции и избавиться от многих генетических заболеваний? Стать ключом к методам искусственного восстановления ДНК, биотехнологиям и генной терапии будущего? Это открытие может иметь далеко идущие последствия...
Алексей Корнышев, профессор Имперского колледжа Лондона:
Хотя я известен прежде всего как "электрохимик", в широком смысле слова, это исследование может оказаться самым важным делом моей жизни. Над теорией взаимодействия спиральных молекул начал работать еще в 1997 году вместе с Сергеем Лейкиным из Национальных институтов здоровья (National Institutes of Health, США), который начинал свою научную карьеру в том же Институте электрохимии имени А.Н. Фрумкина, что и я.
Мы вместе же пришли к одному из следствий этой теории - механизму узнавания сходных генов, который я сравнил с феноменом "любви с первого взгляда". Мы описали механизм электростатического распознавания генов и математически исследовали его. Вместе с химиками и биологами Имперского колледжа провели первые удачные опыты на жидких кристаллах ДНК, а потом были проведены блестящие эксперименты на физическом факультете Гарвардского университета с длинными молекулами...
Однако опубликовать наши первые экспериментальные результаты оказалось непросто: нам не верили, от нас отказались восемь изданий подряд. А потом об открытии в один момент написали Science, Nature, New Scientist, Scientific American... Новость подхватили информагентства. А Американское химическое общество, с которого все и началось, рискованно назвало это явление "телепатией генов". Что же, это была яркая метафора.
Но каково же было мое удивление, когда взяв однажды в метро популярную бесплатную лондонскую газету, я увидел заголовок: "Ученые Имперского колледжа обнаружили ген телепатии!" Вот так-так! На самом деле, когда мы говорили о "телепатической" связи, то имели в виду, что гены могут узнать друг друга на расстоянии как целое без расплетания двуспиральных цепочек ДНК.
Новые эксперименты прошлого года, проведенные в Гарварде с нашим участием, продемонстрировали распознавание схожих генов, встроенных в одну длинную молекулу. Оно проявлялось в сопротивлении этой молекулы на растяжку. Но даже новое свидетельство в пользу существования подобных скрытых возможностей ДНК не убедит биологов в работоспособности механизма, пока не будет показано, как он реализуется в живой клетке. Я надеюсь, что рано или поздно это произойдет!
Кстати
2017 год стал Годом науки и образования Великобритании и России, который организован Британским Советом и Посольством Великобритании в Москве при участии Минобрнауки России. Предусмотрены десятки ключевых мероприятий: семинары, выставки, олимпиады, "круглые столы"... В них примут участие более 18 британских университетов и десятки российских вузов. Россию, например, ждут мастер-классы от ведущих британских экспертов "Популяризируя науку: как устроить большой взрыв". Тотальный диктант по английскому языку, запуск "Научного поезда" в Московском метрополитене, который украсят цитаты знаменитых британских ученых. Осенью в школах России и Великобритании пройдет перекрестная "Неделя науки". Кроме того, дополнительные средства выделены на совместные исследования коллективам российских и британских ученых.