Илья Колмановский /

Бактерии с задним приводом от Евгения Нудлера

 Евгений Нудлер и его московские коллеги открыли устройство механизма, который работает внутри бактерии. В итоге — публикация в Science

Иллюстрация: Alberto L Ruiz
Иллюстрация: Alberto L Ruiz
+T -
Поделиться:

Это исследование действительно войдет в вузовские учебники. Суть его в том, что у прокариот транскрипция и трансляция идеально сопряжены при помощи механизма управления РНК-полимеразой. Терпение, я все объясню. Если вкратце: ученые установили, по каким правилам живут бактерии — эти самые могущественные и многочисленные жители планеты (пока вы читаете эти строчки, у вас в животе и на скальпе, в бочке с капустой, в почве всей земли произошли бесчисленные трансляции и транскрипции по Нудлеру). Это ли не чудесно?

Я уже писал о том, что открытия  Жени Нудлераэто и это — войдут в учебники. Как часто можно заявлять о таких сенсациях? А в одной области и от одного исследователя? Ну кто мне поверит в третий раз — тем более что прошло  всего три месяца, — что речь снова идет о фундаментальном открытии? Одна публикация в журнале Science нередко делает человеку карьеру до конца жизни — а Нудлер за полгода сделал три публикации такого уровня (всего же у него подобных публикаций больше 15).

Праздновали публикацию по обе стороны океана: в лаборатории Нудлера в Нью-Йорке  и  в московской лаборатории «Геронлаб», которая работает на деньги фонда «Династия», созданного Дмитрием Зиминым.

«Вся работа делалась в Москве. Мы придумали технически довольно простые эксперименты, получили некоторые реактивы из Европы — и вот результат. Работы такого уровня из российских лабораторий — огромная редкость», — говорит Евгений Нудлер.

Теперь к делу. Вы, возможно, слышали, что все живые организмы делятся на тех, у кого в клетках есть ядра, и на тех, у кого их нет. Первые называются «эукариоты» (с греч. «существа с настоящим ядром»), к ним относятся грибы, растения и животные. Вторые — «прокариоты» (с греч. «предки существ с ядром») — без ядра в клетке, то есть бактерии. Что это за водораздел? Ядро — это вообще про что?

Помните юношу, которого мы посылали с флешкой копировать файл из большого компьютера? На всякий случай напомню.

Как известно, в любой клетке есть ДНК — длиннейшие молекулы, на которых хранится вся генетическая информация, то есть сведения обо всех белках, которые нужны клетке для жизни (человечьей — свои, кишечной палочке — свои и т. д.). Когда клетке нужен конкретный белок, специальная машина (она называется РНК-полимераза) садится на ДНК, проползает по нужному участку, читает информацию и строит более короткую молекулу — мРНК, которая несет информацию только про один белок — тот, который сейчас нужен. Это как если бы мы отправили посланника в офис, он бы включил компьютер, вставил флешку и скопировал нужный файл с жесткого диска. Этот процесс биологи и называют транскрипцией; название связано с тем, что мы имеем дело с копированием, переписыванием информации на новый носитель. Потом ему надо отнести флешку в другое помещение и использовать по назначению — например, напечатать фото из этого файла (то есть сделать тот самый белок на основе скопированной информации). Это — трансляция; название связано с тем, что код РНК переводится на другой язык — язык белка.

Первая комната — это как раз ядро, которое есть только у эукариот. Там хранится вся ДНК, то есть вся генетическая информация; там изготавливаются бесчисленные копии — мРНК, которые через специальные поры выходят из ядра — для последующих событий. «Принтер» — это так называемая рибосома, машинка, живущая вне ядра и способная «засосать» в себя мРНК, пропустить ее сквозь себя, считывая код, — и одновременно построить на основе этого кода белок. Белок вылезает из рибосомы перпендикулярно продернутой сквозь нее нити мРНК, как столбик фарша из дырочки в решетке мясорубки.

У бактерий все по-другому, и здесь мы приближаемся к нудлеровской территории. У них нет ядра, никакая оболочка не отделяет ДНК от остальной жизни. Поэтому, когда идет транскрипция, то есть когда РНК-полимераза ползет по ДНК и считывает с нее мРНК, на только что появившийся кончик мРНК немедленно садится рибосома — и тут же начинает делать белок. Транскрипция у прокариот идеально сопряжена с трансляцией.

Это было известно уже несколько десятилетий. Также было известно, что эти два процесса идут не просто одновременно — они идут с одинаковой скоростью.

Рибосома не отстает от РНК-полимеразы и не натыкается на нее. Это идеально синхронный дуэт, где каждый делает свою работу, — и клетка получает белок так быстро, как это только возможно.

 

Весь вопрос в том, как эти две машинки — РНК-полимераза и рибосома — так четко договариваются между собой? До работы Нудлера доминировала гипотеза, согласно которой рибосома изо всех сил поспевает за РНК-полимеразой; если отстанет — та ее «ждет». Неизвестно, каким способом, но рибосома умудряется двигаться в том же темпе, что и полимераза. И если рибосому остановить, казалось бы, ничего не произойдет — просто она окончательно отстанет. Оказалось, все наоборот: московские коллеги Нудлера научились тормозить рибосому — и РНК-полимераза почему-то тоже тормозила. Удивительно, правда? Тормозим заднего игрока, а останавливается тот, кто шел перед ним. Как сказал  Нудлер «Газете.ру»: «Рибосома — это хозяин, который ведет свою собаку на поводке перед собой». Но поводок этот твердый, как палка, им можно погонять или останавливать.

«Смысл в том, чтобы работа РНК-полимеразы не шла впустую и контролировалась рибосомой. В этом смысле рибосома — сенсор метаболизма клетки. Чуть меньше питательных веществ — и рибосомы это чувствуют и тормозят; в результате РНК-полимераза тоже тормозит. Так что если белок делать не из чего, энергия на синтез РНК не тратится впустую», — объясняет Нудлер.

Между рибосомой и РНК-полимеразой есть пара белковых молекул, которые Женя в нашем разговоре назвал «мостик». Этому самому мостику посвящена еще одна статья в этом же номере Science — другой группы авторов (статьи помещены рядом и снабжены подробной и очень торжественной редакционной заметкой, что в научной среде есть знак большого почета). Вероятно, именно «мостик» осуществляет связь между рибосомой и РНК-полимеразой — это тот самый жесткий «поводок» между собакой и хозяином. Эту связь Нудлер планирует изучить в ближайшее время — остается ждать результатов, ну а мне придумывать очередной громкий заголовок.

Комментировать Всего 6 комментариев

Здорово! Начну читать с начала :)

Надо в Женю деньги вкладывать, а не сколковско-кремниевые долины!

Степан, упоминаемые "московские коллеги" это лаборатория Алика Миронова из нашего Института, которая давно и плодоторно работает с Женей. Справедливо было бы вкладывать деньги и в них. Институт не имеет "бюджетного" финансирования и получает только то, что выиграет на конкурсной основе. Конкурсы Российского фонда фундаментальных исследований дают копейки, и, очевидно, что финансирование фундаментальной науки, по крайней мере в России, возможно только со стороны государства. К сожалению, до государства это не доходит...

Чудесная мысль! :) У нас как в Московской, так и в Нью-Йорской лабораториях гораздо больше проектов и идей, чем мы можем себе позволить. Если все, что мы начали делать, доделать в разумные сроки, то многие болезни, включая инфаркты, инсульты, некоторые виды рака, Алцгеймер можно будет лечить с гораздо большим успехом, чем это сейчас возможно. (довольно снобский коммент, но я на самом деле так думаю :)

Здравствуйте, Евгений. Посмотрите ссылку про электрофоретический секвенатор http://www.genometrica.com/ , возможно он Вас заинтересует.

Тем временем, Надежда, расскажите нам - что это? в чем новизна?

Данный секвенатор (прибор для "чтения" молекулы ДНК) нов в способе детектирования, он основан на флуоресценции, вызванной лазерным облучением образца. Сверхчувствительный однофотонный детектор мгновенно и точно регистрирует флуоресцентные сигналы, излучаемые молекулой. Стоимость этого прибора невелика относительно современных секвенаторов, имеющихся на рынке. Конструкция прибора обладает рядом преимуществ: позволяет использовать в разы меньшее количество регентов, а они очень дорогие, модульность прибора позволяет компановать его в зависимости от поставленных задач. Этот прибор рассчитан на широкое распространение в исследовательских  группах микробиологов, биохимиков, что будет способствовать значительному ускорению в исследованиях в данной области. Это принесет плоды в диагностике и лечении множества заболеваний и отклонений, в том числе и задолго до их проявления. Сейчас мы готовимся к бета-тестированию данного прибора.

Это "в двух словах".

Надежда Ларионова Комментарий удален