Нобелевская неделя: взгляд из Сколтеха

screen-shot-2017-10-06-at-3-03-10-pm

 

На этой неделе Шведская королевская академия наук объявила лауреатов Нобелевской премии в трех естественнонаучных дисциплинах. Премию по медицине вручат за открытие молекулярных механизмов, лежащих в основе циркадных ритмов – суточных колебаний различных параметров организма, характерных практически для всех живых существ. Премия по физике достанется ученым за исследования гравитационных волн, по химии – за криоэлектронную микроскопию. Sk.ru попросил профессоров Сколтеха прокомментировать решения Нобелевского комитета

Юрий Котелевцев про Нобелевскую премию по медицине: «Я думаю, что для самих лауреатов Нобелевской премии это вручение было неожиданным. Регуляция циркадных ритмов молекулярно-биологическими процессами была открыта благодаря работам Сеймура Бензера. Это замечательный молекулярный биолог из плеяды равных Джеймсу Уотсону, Френсису Крику и Сиднею Бреннеру. Он был физиком, работал во время войны над радарами и новым материалами, а в 50-е годы, будучи взрослым человеком, решил стать молекулярным биологом. И вот в 70-м году он нашел мутацию у дрозофилы, которую назвали period. Мушки с этой мутацией вели себя ненормально – у них был смещен циркадный ритм. C этого все началось.

А в 1987 году Майкл Росбаш и Джеффри Холл опубликовали работу в Cell,  а Майкл Янг в это же время в Nature. Они выделили белок из мутанта и показали, что этот белок является транскрипционным фактором. Транскрипционные факторы – белки, которые связываются  с самым началом гена, называющимся промотором, и регулируют его активность. Позже выделили белок, который назвали tim, он взаимодействует с белком period. После этого очень многие стали заниматься циркадными ритмами, были открыты и другие гены. Стало ясно, что гены регулируют активность других генов, которые нам нужны в тот или иной отрезок времени. Это была классическая молекулярно-биологическая работа, где от гипотезы через классическую генетику дошли до гена, а потом до белка. Это открытие важно для медицины, потому что мы все живем в 24-часовом цикле, многие лекарства лучше принимать в определенное время суток. Например, лекарство, регулирующее содержание холестерина в крови, лучше принимать на ночь, потому что биосинтез холестерина осуществляется печенью ночью, когда мы спим. Инфаркты чаще случаются под утро, когда наивысшую концентрацию достигает гормон кортизол.

Я рад за этих ученых, это очень красивая работа. Поздравляю их с Нобелевской премией».

Анатолий Дымарский про Нобелевскую премию по физике: «Премию дали за наблюдение гравитационных волн, возникающих при столкновении двух черных дыр. Впрочем, нельзя говорить о том, что гравитационные волны были открыты, ведь теоретически их существование было предсказано вместе с появлением Общей теории относительности Эйнштейна. Никаких серьезных сомнений в том, что теория верна и гравитационные волны существуют, не возникало. Вопрос был в том, как наблюдать их экспериментально.

Всерьез ученые стали задаваться этим вопросом в 60-е годы прошлого века, пионерские работы на эту тему выходили в том числе и Советском Союзе. Схема, наиболее подходящая для наблюдения гравитационных волн, была основана на идее гравитационного интерферометра. Но необходимая точность эксперимента значительно превышала доступную в те времена. Поэтому последние несколько десятков лет шла работа по совершенствованию технологии.

Эта Нобелевская премия близка духу Сколтеха, в котором под одной крышей должны существовать и плодотворно сотрудничать фундаментальная наука и прикладные технологии. На примере этой нобелевской премии мы видим, как это может работать».

Артем Оганов про Нобелевскую премию по химии 2017: «Эта премия заслуженная. Ее дали за криогенную электронную микроскопию. Это метод для определения структуры биомолекул в растворе. До этого существовало два основных способа определения структуры биологических молекул: дифракция рентгеновских лучей и ядерно-магнитный резонанс.

Дифракция рентгеновских лучей требует сначала кристаллизации молекулы, и не все молекулы легко закристаллизовать по химическим причинам. Кроме всего прочего кристалл должен быть хорошего качества. Если кристалл низкого качества, то дифракционные сигналы будут плохие и определить структуру по таким экспериментальным данным не получится. Кроме того, у этого метода есть несколько важных ограничений. Во-первых, определяемая структура усреднена по пространству и времени, а, во-вторых, нас больше интересует структура молекулы в тех условиях, в которых она существует в клетке, для того, чтобы узнать как эта молекула участвует в биохимических процессах. Обычно структура молекулы в кристалле та же самая, что и в клетке, но это не всегда так.

Рентгеновская дифракция была революционным методом –  за определение структур разных веществ при помощи этого метода было дано по меньшей мере 26 нобелевских премий. Но наука не должна стоять на месте и должны появляться новые подходы и методы.

Вторым методом для определения структур биомолекул стал ядерно-магнитный резонанс, его применение тоже было отмечено Нобелевской премией. Этот метод позволял определять структуру молекул в растворе, но молекул относительно небольшого размера.

Метод криогенной электронной микроскопии позволяет определять реальную структуру биомолекул как малого, так и большого размера. Этот метод обладает хорошим разрешением и дает зачастую достаточную информацию для понимания биохимических процессов, которые во многом основаны на геометрической форме молекул. Этот метод сейчас очень широко применяется и привлекает огромное внимание ученых – биохимиков».

Дмитрий Мунгалов, Sk.ru 

Tweet about this on Twitter0Share on Facebook0Pin on Pinterest0Share on Tumblr0Share on VK