О чем молчит ДНК

В Академгородке создается Институт молекулярной и клеточной биологии на базе одноименного отдела Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН. Подробнее о том, чем будет заниматься новое научное учреждение, корреспонденту «Навигатора» рассказал его директор, академик Игорь ЖИМУЛЕВ.

Несколько лет назад группа сотрудников Института цитологии и генетики СО РАН перешла на работу в ИХБиФМ, поскольку область их исследований с годами все больше соответствовала тематике работ, которые велись в другом институте. Новый отдел возглавил специалист по изучению хромосом академик Игорь Жимулев, а количество сотрудников постепенно выросло до ста человек. Среди них 13 докторов наук, 3 лауреата Госпремии РФ, 35 кандидатов наук, более 20 студентов и аспирантов – достаточно крупный, по сегодняшним меркам, коллектив для организации отдельного небольшого института. Условия, на которых работают сегодня в отделе молекулярной и клеточной биологии молодые сотрудники, можно уверенно назвать уникальными для всей академии наук. С помощью средств научно-образовательного федерального гранта Минобрнауки Игорь Жимулев в этом году сумел решить проблему финансирования молодежи своего отдела, предоставив студентам доплаты до 5 тыс. руб., а аспирантам – до 10 тыс. руб.

– Сегодня в мире уже расшифровано более 3-х тысяч геномов, но, как выяснилось, генетическая кодировка решает далеко не все, – сообщил директор будущего института. – Работу генов контролируют 2-3 тысячи различных белков. При одной и той же последовательности с разными белками ген может либо работать иначе, либо не работать совсем, попросту «молчать». Этой темой будут заниматься две из восьми лабораторий Института молекулярной и клеточной биологии. О том, что один ген отвечает не за один признак в организме, и, напротив, за один признак отвечает не один ген, стало известно уже давно. С использованием микрочиповых технологий ученые могут определить действие всех генов в организме. Таким полногеномным анализом активности генов занимается отдельная небольшая группа. По этой теме опубликовано несколько статей в международных высоко цитируемых научных журналах. Самые эффективные методы изучения работы генов – их создание в пробирке (in vitro) и перенос в живую клетку. Например, генов-репортеров, передающих информацию. Это еще одно направление исследований будущего научного учреждения. Если использовать технологию переноса генов для лечения человека, гораздо лучше пользоваться не отдельными конструкциями, а искусственными хромосомами, куда можно ввести целые «батареи» нужных генов. – При введении отдельных конструкций в клетках может возникать «конфликт», как если бы в полный зрительный зал привели толпу людей, и она расселась бы на коленях у других зрителей, – популярно объясняет академик Жимулев. – В результате – драка, ссора, и обе конструкции не работают, «выясняя отношения». Если продолжить эту аналогию, то искусственная хромосома – это что-то вроде дополнительного ряда сидений. Она работает так же, как все остальные «скамейки», не мешая им, но, выполняя функции трансгенеза, переносит здоровые гены в организм.

По словам ученого, за искусственными хромосомами стоит великое будущее медицины. На Западе уже начали их делать, в России пока только ищут способы для этого. В лаборатории создаваемого Института молекулярной и клеточной биологии под руководством Александра Графодатского создан оригинальный метод, и, возможно, через полгода- год благодаря ему первую искусственную хромосому в нашей стране создадут именно здесь. Однако ввести ее в живую культуру клеток – целая проблема. Возможное ее решение – использовать для этого нанотрубки, созданные в лаборатории Института физики полупроводников СО РАН под руководством д.ф.-м.н. Виктора Принца.

У всех живых организмов, начиная с человека и заканчивая дрожжами, до 70% ДНК выполняют функции, о которых науке ничего неизвестно – так называемая молчащая ДНК или гетерохроматин. У человека молчащая часть генома составляет около 30%. Примечательно, что любой ген, переместившийся к молчащей ДНК, выключается. Он словно падает в черную дыру. По этой теме в последние два года организован международный консорциум из ученых США, Италии, Испании. Россию в нем представлял отдел молекулярной и клеточной биологии ИХБиФМ СО РАН. Ученые впервые построили генетическую карту гетерохроматина дрозофилы. За последние годы в России и США вышло несколько монографий Игоря Жимулева, посвященных организации хромосом, в том числе о молчащей ДНК с подробными описаниями и целым рядом поставленных вопросов.

Впрочем, вопросов при изучении процессов в генетике, по словам академика Жимулева, еще многие годы будет гораздо больше, чем ответов. В будущем институте под руководством д.б.н. Рема Сукерника планируются интенсивные исследования митохондриальной ДНК. Мутации по некоторым генам в этой маленькой кольцевой молекуле приводят к тяжелым заболеваниям – слепоте, разрушению мышц и т.д. Лаборатория разработала методику выявления причин этих заболеваний. Там будут исследоваться и стволовые клетки, а точнее, продолжатся поиски способов их «укрощения». Нашумевшая в прессе тема стволовых клеток, которые сулили медицине чуть ли не панацею и создание технологии восстановления пораженных органов и тканей, до сих пор не показала миру блистательных результатов. Ведь неконтролируемое деление таких клеток всегда может обернуться опасностью и вместо нужных организму тканей создать в нем, например, раковую опухоль. Открыть и описать эффект – полдела, а вот научиться его контролировать и заставить работать в нужном направлении – проблема, которую решает все мировое научное сообщество. Она же станет одной из важнейших задач будущего Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН.

Мария ШКОЛЬНИК -----------------------