«Мы всё ближе к управлению геномом»
Сегодня ученые в разных странах бьются над разгадкой того, как реализуется геном человека. Один из них – Александр Конев, ведущий специалист отделения молекулярной биофизики Петербургского института ядерной физики РАН. Вот уже более двух десятков лет он занимается исследованиями в области эпигенетики – сначала в СССР, потом 13 лет в США, теперь снова на родине.
– Александр Юрьевич, с чем связан ажиотаж вокруг открытия Крейга Вентера, провозгласившего создание искусственной клетки?
– На самом деле группа ученых под руководством Крейга Вентера не создала клетку «с нуля», а «сконструировала» организм, собрав геном бактерии, в котором присутствует минимальный набор генов, необходимый для жизнедеятельности. Затем этот синтезированный геном был внедрен в бактерию и заменил ее собственные гены. Технически это очень трудно осуществить, так что открытие и вправду значительное. Кстати, Вентер работает вне академической науки, в основанной им самим частной компании. Он всегда делал экстраординарные вещи. В частности, «прочитал» все человеческие гены и даже собирался их запатентовать. Прирожденный бизнесмен и неплохой пиарщик, Вентер умеет привлекать финансирование для своих исследований. Все просто – чем известнее твое имя, тем больше возможность получить значительные средства для продолжения работы.
– Почему американские ученые умеют себя пиарить, а российские чаще всего молчат о своих открытиях?
– Думаю, это связано с тем, что в США наука традиционно более уважаема, чем в России. Там при въезде в город вы обязательно увидите табличку – указатель университета, который в нем расположен. Карьера ученого в Америке очень уважаема и перспективна, хотя и не так уж денежна. Все исследования финансируются с помощью грантов, а значит, ученым необходимо паблисити, как в обычном бизнесе. По-моему, американская наука – большой бизнес по производству знаний.
– Что же мешает нашим ученым перенять опыт американских коллег?
– По-моему, наши ученые уже готовы перестроиться и использовать американский опыт, они тоже начинают работать с бизнесом. Проблема в другом: пока экономические условия в России таковы, что бизнес опасается «длинных» денег. А наука – это «длинные» деньги. В 1990-е годы в стране вообще был полный развал науки, сейчас ситуация с государственным финансированием стала несколько лучше. Я вернулся в Россию именно потому, что здесь появилась возможность работать, и продолжаю делать то, чем занимался в Соединенных Штатах.
– Почему эпигенетика сегодня считается самым перспективным направлением в исследованиях генетики?
– Это одна из самых быстрорастущих областей генетики. Она изучает генетические изменения, которые не связаны с изменением последовательности молекулы ДНК. Над ДНК есть еще один уровень кодирования информации – он относится к реализации появления генома. Все началось с того, что в 1930 году ученые вывели в лаборатории мушек дрозофилы (классический объект генетики) с пятнистыми глазами. Часть их глаза была красная, а часть – белая. В одних клетках наследственный признак проявлялся, в других – нет, то есть ген то работал, то переставал работать, что очень необычно. Какое-то время эта загадка оставалась игрой ума ученых. Но в последнее двадцатилетие выяснилось, что это фундаментальная вещь. Дело в том, что клетки нашего организма содержат один и тот же набор генов. При этом клетки печени помнят, что они клетки печени, а нервные клетки – что они клетки нервов. В результате в одной клетке реализуется один набор генов, а в другой – другой. Механизм запоминания, позволяющий реализовать геном, как раз и кодируется эпигенетически. Сбои в этом механизме приводят к заболеваниям. В отличие от генетических изменений, эпигенетические изменения обратимы, и это открывает широкие возможности в лечении болезней. На американском рынке уже есть такие противораковые препараты, которые воздействуют как раз на эпигенетические механизмы.
– Основная задача эпигенетики – научиться включать нужные гены и выключать ненужные?
– Да, но это система общего контроля. Здесь присутствует несколько механизмов кодирования генетической информации. Первый – метилирование ДНК, то есть химическая реакция, вызывающая стабильную и последовательную модификацию ДНК. Второй – хроматин выступает упаковщиком для ДНК: молекулы ДНК, словно бусины вокруг нити, закручиваются вокруг белков-гистонов. Но хроматин – не только упаковщик, это динамично меняющаяся структура, и он тоже является носителем генетической информации. Аминокислоты в белках-гистонах модифицируются, а модификация выступает сигналом к изменениям в генах. Существует гипотеза гистонового кода: есть белки, которые эти модификации производят, белки, которые их опознают, и, наконец, белки, которые их убирают. Таким образом, мы получаем дополнительный уровень управления геномом и передачи информации.
– И на этом уровне можно управлять геномом?
– Можно, не еще не сегодня и, думаю, даже не завтра… Я работаю с определенными комплексами генов, которые одинаковы у дрозофилы и человека. Просто на молекулярном уровне процессы идут сходным образом, а дрозофила – объект, удобный для исследования. Моя работа связана с исследованиями одного из механизмов, который контролирует эпигенетическую иформацию. Если конкретнее, я занимаюсь теми белками, которые собирают хроматин. В сперме ДНК упаковываются с помощью специальных белков-протаминов. После оплодотворения протамины уходят, и должен собраться нормальный хроматин. Мы обнаружили, что его собирает белок СHD1, открытый ранее. Не исключено, что у человека самые ранние этапы развития тоже определяются этим геном. Пока нам удалось понять механизм действия белка, который контролирует не только нормальную структуру хромосомы, но также активность стволовых клеток и другие важные процессы.
– Каковы перспективы этого открытия?
– Оно открывает новые возможности для терапии, поскольку основано на использовании веществ, блокирующих работу определенных генов. Но чтобы разработать лекарство, надо знать структуру белков. Если вы знаете, что делает белок, вы можете воздействовать на процесс, в который он вовлечен, подобрав вещества, влияющие на его работу. Уже удалось выяснить, что белок СHD1 также контролирует экспрессию вируса ВИЧ. А в перспективе наши исследования открывают путь не только к лечению, но и к предотвращению серьезных болезней.
досье «нв»
Александр Конев родился в 1961 году в Ленинграде. Окончил биологический факультет Ленинградского государственного университета. До недавнего времени работал в американских исследовательских центрах – Национальном институте здоровья, частном Институте Солка, Медицинском колледже им. А. Эйнштейна.
Кандидат биологических наук А. Конев – автор более 20 научных работ, опубликованных в России и США.
