22.06.2016 19:55
Новости.
Просмотров всего: 9642; сегодня: 3.

Ученые КФУ создают механизмы влияния на одну из самых опасных бактерий

Борьба с заболеваниями, тяжело поддающимися лечению или вовсе ныне неизлечимыми – онкологическими, наследственными, а также вызванными различными патогенами, – является целью ученых, изучающих молекулярную структуру клетки.

Это научное направление - структурная биология - появилось более 50 лет назад после описания механизма репликации (разделения) ДНК на две идентичные молекулы, и является сегодня важнейшей частью исследовательских программ ведущих вузов мира. А возможности, которые открывает перед нами глубинное понимание происходящих в клетке механизмов, поражают воображение.

Подробнее об этом, а также том, как наши ученые планируют побороть одну из самых известных и опасных бактерий, почему молекулярных биологов можно назвать «работниками баррикад», а онкозаболевания – «непаханым полем», в интервью с руководителем НИЛ Структурная биология Института фундаментальной медицины и биологии КФУ, профессором Страсбургского университета Маратом Юсуповым.

- То, чем мы занимаемся в университете, можно кратко выразить двумя словами - биохимия и биофизика, то есть, нами используются физические и химические методы для изучения биологических процессов.

Научная цель, которую мы поставили перед собой в лаборатории, – исследование белоксинтезирующего аппарата клетки, причем клетки патогена – стафилококка. Изучить его необходимо для того, чтобы понять, какие у него уязвимые точки, и как, соответственно, прекратить его жизнедеятельность, облегчив жизнь человеку.

В настоящее время бактерии, живущие в нашем организме, уничтожаются с помощью антибиотиков. Проблема в том, что существует множество стафилококковых штаммов, для борьбы с которыми не имеется лекарственных препаратов, и в некоторых случаях воспаление легких у человека, даже при должном лечении, оканчивается летальным исходом. К сожалению, таких примеров в мире множество. Но этого можно избежать, если бактерии, подавляющие человеческую жизнь, будут исследованы.

При множестве существующих для изучения механизмов в клетке, нами, как уже было сказано, был выбран следующий – ингибирование работы белоксинтезирующего аппарата, его основного компонента – рибосомы. Почему именно он? Дело в том, что есть клеточная система, которая в стрессовой ситуации выключает работу рибосомы за счет образования рибосомных димеров. В этой димерной форме рибосома не функционирует, ждет, когда стресс пройдет, и только потом включается в работу и начинает синтезировать белок снова.

Проще говоря, если мы «выключим» систему выработки белка в стафилококковой клетке, она умрет. Действие ровно такое же, как и у антибиотиков, когда маленькие молекулы связываются с рибосомой и «выключают» ее работу.

- Структурная биология – это не только борьба с клетками патогенов, но и попытка регулировать процессы в клетке человека?

- Да, обширной и популярной темой для структурной биологии является терапия онкологических заболеваний, требующая все больше информации о клеточных механизмах человека и необходимости описания их на физико-химическом уровне. Как правило, с пониманием приходит и противоядие. И в этой области наблюдается громадный прогресс. Из-за невероятного количества видов онкологических заболеваний создается видимость того, что направление не очень активно развивается. Но нужно понимать – для достижения прогресса в целом необходимо исследовать онкологический механизм каждого вида.

Одним из наиболее ярких позитивных примеров является очень высокая (90 процентов) вероятность излечения рака молочной железы, что является достижением молекулярных биологов, включая структурных.

В компетенцию структурных биологов входят и исследования для терапии генетических, наследственных заболеваний.

Наше тело – волосы, ногти, мышцы состоят из строительных, двигательных и других белков. Но основная их часть в клетках человека – энзимы, которые выполняют любые другие функции организма. Таким образом, если вы включаете или выключаете работу синтеза белка – рибосомы, то можете регулировать все, что происходит в организме. А это, в свою очередь, этап переворачивания генетической информации, записанной в ДНК. Белок – это аминокислотная последовательность, ДНК – нуклеотидная, то есть, информация в генах записана одним языком, а в белках – другим. Компонента клетки, комплекс, которые «переворачивает» или переводит информацию с одного языка на другой – рибосома. Значимо то, что ее активность мы и пытаемся научиться регулировать.

И именно это особо актуально для терапии генетических, наследственных заболеваний. Дело в том, что генетическое заболевание вызывается мутацией, заложенной в организме с материнской или отцовской стороны. На каких-то этапах развития человека перенос информации из ДНК в белки, осуществляемый рибосомой, нарушается. Известно, что читаемая рибосомой последовательность генов начинается и заканчивается строго в определенной точке, прочитывается строго определенное количество нуклеотидов в ДНК, а затем эта информация превращается в белок, выполняющий какую-то активную функцию в клетке. Предположим, что в середине последовательности возникла мутация, которая не дает считывать информацию дальше, то есть, рибосома дочитывает до этого места и абортирует, соответственно, и белок получается не полным, а абортированным, все равно, что нефункциональные кусочки.

Из-за этого возникает генетическая болезнь. Подобных заболеваний в настоящее время насчитывают 300 видов. Ученые пытаются регулировать работу рибосомы, чтобы она при наличии подобных стоп-мутаций дочитывала информацию до конца. Опять-таки, это проблема структурной биологии.

К счастью, сегодня уже получены первые позитивные результаты – прочитывать поврежденную ДНК рибосому научила группа исследователей из США, Лос-Анджелеса посредством эксперимента. Научного объяснения факту ученые дать не смогли, и он не был принят научным сообществом, что привело к закрытию проекта. Правда медикамент успели успешно опробовать на добровольцах и исследования все же были продолжены после того, как пациенты подали на стартап ученых иск в суд. После инцидента, к слову, компания за год получила 120 млн. долларов инвестиций.

Аналогичные процессы разворачиваются по всему миру. Лаборатории, подобные нашей, активно работают в содружестве с госпиталями и также участвуют в разработке новых лекарств.

И для нас бактериальная тема стафилококка далеко не предел, рассматриваются варианты перехода к изучению эукариотических организмов высокой организации, среди которых – клетки человека. А это уже, как было сказано, работа над решением проблем онкологических и наследственных заболеваний.

- Какие еще патогены являются объектами исследований в мире?

- Их множество. Приведу пару примеров. В Латинской Америке исследуют трипаносомы – паразитарные одноклеточные организмы, распространяемые насекомыми и вызывающие сонную болезнь и болезнь Шагаса; особенность исследования заключается в том, что трипаносома - не бактерия, а эукариот.

Интересным примером является лейшмания, ставшая объектом бурных исследований в области структурной биологии после распространения среди американских военных в Ираке.

Добавлю, было время, когда люди умирали от СПИДа со стопроцентной вероятностью. Так продолжалось до тех пор, пока изучением заболевания не занялась группа профессоров одного из ведущих вузов США - Калифорнийского технологического института. Именно они придумывали первый ингибитор против протеазы СПИДа, который до сих пор является одним из трех лекарственных препаратов, применяемых при терапии, и в комплексном использовании дают человеку возможность вести полноценную жизнь.

Как только происходит всплеск какого-либо заболевания, туда тут же бросаются молекулярные биологи и, проведя исследования, предлагают варианты борьбы с той или иной болезнью. И одна из таких научных групп – НИЛ Структурная биология КФУ.

О методологии

- В нашей работе используются современные биофизические и биохимические методы, группа ученых лаборатории – межинститутская. В нее входят биологи, физики, также планируется подключить к исследованиям химиков. В настоящее время работа выстраивается с биохимической лабораторией, используется ядерно-магнитный резонанс, микроскопия.

Самое главное ограничение, сковывающее проект, - отсутствие в КФУ двух из трех необходимых для исследований методов. Один из них – метод криоэлектронной микроскопии, который даёт возможность исследовать замороженные образцы и изучить структуру макромолекулярных комплексов на очень высоком уровне интерпретации, практически на молекулярном. Другой – метод рентгеноструктурного анализа, позволяет изучить структуру белка на химическом, атомарном уровне, когда каждый атом может быть распространен в трехмерном пространстве, что дает возможность предсказать, какие ингибиторы, малые молекулы могут дезактивировать белок.

Научно-исследовательских центров, в которых имелись бы все три метода, не так много. Также как и тех, где занимаются изучением рибосомы стафилококка. Проблема заключена и в самом объекте, и в методах исследования. В частности, один из немногих примеров – Институт имени Вейцмана в Израиле – ведущий и крупнейший биомедицинский центр мира, имеющий в структуре лабораторию, работающую с той же проблемой, что и мы. Возглавляет научную группу по исследованию стафилококка Ада Йонат – лауреат Нобелевской премии по химии.

О САЕ "Трансляционная 7П медицина"

- Считаю, что в Казанском федеральном университете была проведена грандиозная работа по переориентации биологического факультета, созданию всех условий для сотрудничества с физиками, химиками, медиками. Это, без сомнения, еще принесет свои плоды. Немаловажно, что у университета появилась своя клиника и получился такой замкнутый цикл, когда полное производство фундаментальных исследований, включая фармацевтический кластер, внедрение в клинику, сможет способствовать реализации крупных проектов в рамках одной организации. Проект грандиозный, его результаты, по большому счету, будем фиксировать не мы. Это, я считаю, благородно – сделать что-то масштабное не ради того, чтобы обогатиться, а заложить основу великого для своих детей.


Ньюсмейкер: Казанский федеральный университет — 856 публикаций

Интересно:

Выставка «Живоносные силы искусств… с верой, надеждой, любовью...»
17.09.2026 09:53 Новости
Выставка «Живоносные силы искусств… с верой, надеждой, любовью...»
Творческая выставка «Живоносные силы искусств… с верой, надеждой, любовью...» в Московской государственной Консерватории имени П.И. Чайковского (корпус Большого концертного зала) представление проекта в фойе первого амфитеатра 17 сентября 2026 года, начало в 17.30 Московская Консерватория (знаковый объект культурного наследия и ведущий музыкальный вуз страны и мира) встречает свое 160 - летие уникальными творческими событиями, в числе которых с 01 сентября по 05 октября 2026 года проводится Выставка «Живоносные силы искусств… с верой, надеждой, любовью...» (живопись, графика, лаковая миниатюра, стекло, батик, керамика, хрусталь). В экспозиции представлены произведения известных российских художников — членов авторитетных профессиональных союзов и объединений, в том числе Союза художников России, Московского Союза художников, Союза художников Подмосковья, Союза художников Санкт ...
3D-печать вышла из ниши
15.09.2026 19:38 Мероприятия
3D-печать вышла из ниши
Третий Аддитивный форум, организованный АО «Лазерные системы» в партнерстве с Академией аддитивных технологий «Цифра Цифра», показал: технологии 3D-печати стали не только технически эффективными, но и экономически востребованными – всё больше предприятий начинают внедрять их в свои производственные цепочки. Александр Ситов, председатель Комитета по промышленной политике, инновациям и торговле Санкт-Петербурга открывая форум, сказал: «В Петербурге аддитивные технологии уже перешли из разряда сложных инноваций в категорию реально работающих промышленных инструментов. Каждая пятая организация в стране, разрабатывающая аддитивные технологии для прототипирования и 3D-печати изделий из металла, находится в Северной столице. Для судостроения, машиностроения, приборостроения – это прямой путь к технологическому суверенитету. Петербург по традиции задаёт стандарт применения перспективных...
Деньги, дела и место в истории барона Александра Штиглица
13.09.2026 11:13 Персоны
Деньги, дела и место в истории барона Александра Штиглица
13 сентября 1814 года родился барон Александр Людвигович фон Штиглиц. Человек, имя которого должно стоять в одном ряду с крупнейшими русскими предпринимателями и благотворителями. Барон Александр Штиглиц строил фабрики и дороги, создавал финансовую систему страны. Наравне с другими "русскими иностранцами", такими как Людвиг Нобель и Франц Сан-Галли, работал для России и считал это делом чести. Но XX век с его революциями и войнами почти стер из человеческой памяти имя мецената. Только в начале XXI века в России начали восстанавливать историю его жизни, которую он полностью посвятил этой стране. Репутация дороже денег Александр Штиглиц родился в 1814 году в Петербурге. Его отец Людвиг, купец первой гильдии, приехал в Россию из немецкого княжества Вальдеке в поисках денег всего за 10 лет до рождения сына. Здесь его дела пошли в гору. Он основал собственный банкирский дом и получил...
Премьера фильма «Руки, что держат небо» пройдет в Сочи
10.09.2026 18:03 Мероприятия
Премьера фильма «Руки, что держат небо» пройдет в Сочи
16 сентября в Сочи, в рамках XXI Международного кинофестиваля «Победили вместе» имени Владимира Меньшова, состоится премьера документального фильма «Руки, что держат небо». Кинокартина о проекте, объединившем тысячи добровольцев всей страны, создана оргкомитетом национальной премии «Хрустальный компас», Русским географическим обществом, телекомпанией «Под знаком Пи» и продюсерским центром «Чайка» при поддержке фонда помощи «Русский Крест». Фильм «Руки, что держат небо», рассказывает о масштабном проекте «Общее дело. Возрождение деревянных храмов Севера», получившем благословение Святейшего Патриарха Московского и всея Руси Кирилла и отмеченного национальной премией «Хрустальный компас». С 1917 года количество храмов на Севере сократилось с 1302 до менее чем 400. Без срочных действий оставшаяся часть наследия тоже могла исчезнуть. Отец Алексей Яковлев и его супруга Татьяна побывали на...
Знамя победы над Веной
09.09.2026 09:05 Аналитика
Знамя победы над Веной
Только вдумайтесь: размер этого красного полотнища с пятиконечной звездой, серпом и молотом — 40 квадратных метров! Специально сконструированное устройство несколько раз поднимало его над столицей Австрии. Советские войска овладели городом 13 апреля 1945 года. Сейчас Венское Знамя Победы хранится в Центральном музее Вооружённых сил. История сохранилась в документах, которые сопровождают указанный музейный экспонат.  Лейтенант Арон Эммануилович Стомахин предложил сконструировать специальный аэростат, с помощью которого можно было подавать с большой высоты световые сигналы. Парашютисты при приземлении могли бы ориентироваться на них и быстро собраться в одном месте после десантирования. Сказано — сделано. С помощью специалистов из Центрального аэрогидродинамического института изготовили небольшой аппарат (типа аэростата) объемом 17 кубических метров. Он был наполнен водородом и был...