В этом году Нобелевскую премию по химии присудили троим ученым, исследовавшим механизмы репарации ДНК. Заведующая лабораторией биоорганической химии ферментов в Институте химической биологии и фундаментальной медицины (ИХБФМ) СО РАН, профессор НГУ Ольга Лаврик рассказала о важности проделанной нобелиатами работы и исследованиях, которые ведутся в «сибирском центре» изучения репарации.
Рассказывая о работах своих зарубежных коллег, Ольга Ивановна откровенно радуется получению ими премии. Для ученых ИХБФМ СО РАН, занимающихся проблемами репарации (т.е. исправления повреждений) ДНК, присуждение Нобелевской премии по этой теме – долгожданное и волнующее событие:
– Несомненно, все трое нобелиатов заслуженно получили эту премию! Другое дело, что претендентов было гораздо больше, как и открытых механизмов репарации ДНК. Думаю, это не последняя Нобелевская премия в этой области!
Она особенно обращает внимание на тот факт, что эта премия по химии – за установление фундаментальных механизмов репарации ДНК. Это ключевые механизмы, которые обеспечивают стабильность генома человека. Помимо важности понимания, каким образом из поколения в поколение сохраняется структура ДНК, это знание играет огромную роль в дальнейшей разработке противораковых лекарств. Например, при лечении раковых заболеваний, системы репарации ДНК раковых клеток нужно отключить – ингибировать.
Так ли уж часто клеткам требуется исправлять повреждения в молекуле ДНК? Коллега Ольги Лаврик, заведующий лабораторией геномной и белковой инженерии ИХБФМ СО РАН Дмитрий Жарков поясняет на примерах:
– Мы живем в очень опасном мире: любой вдох приближает нас к смерти, потому что кислород – высокореакционное соединение. Мы на 60% в среднем состоим из воды, и вода тоже высокореакционное соединение. Мы выходим на солнце, и ультрафиолетовый свет повреждает ДНК в наших клетках. Мы идем на море, но его всеми любимый запах – это бромистый метил, который тоже повреждает ДНК. В чашке кофе содержится 500 разных канцерогенов…Число повреждений, ежедневно возникающей в ДНК каждой клетки организма человека, соответствует одной аварии на каждые 100 метров Транссибирской железной дороги!
Иными словами, без систем репарации, которые постоянно защищают геном, человек вряд ли сможет прожить долго. И оба ученых, Лаврик и Жарков, еще раз подчеркивают важность присуждения премии не за открытие, но за изучение механизмов репарации ДНК.
Говоря о Нобелевской премии – 2015, Ольга Лаврик рассказывает о вкладе каждого нобелиата:
– Томас Линдал получил премию за открытие нестабильности ДНК. Он первый обратил на это внимание; ранее считалось, что нестабильной является только молекула РНК. Ученый открыл существование механизма сопротивления оксидативному стрессу – действию кислородных радикалов, которые повреждают структуру ДНК.
– Другой лауреат, Пол Модрич, открыл механизм, обеспечивающий коррекцию ошибок, которые возникают в ходе репликации ДНК (он носит название mismatch repair). Третий ученый, получивший награду, – Азиз Санджар. Он обнаружил систему удаления объемных повреждений, возникающих под действием ультрафиолетового облучения у бактерий, – говорит Ольга Ивановна.
«Центр» изучения репарации в Сибири
В Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН исследованиями различных механизмов репарации занимаются четыре лаборатории. Сами ученые считают, что в новосибирском институте сформировался своеобразный центр по изучению систем репарации.
– Когда стало известно о Нобелевской премии по этой теме, нам принялись звонить центральные издательства и каналы с просьбой прокомментировать присуждение. Это признание, – смеется Ольга Лаврик.
По ее словам, в институте работают с системами репарации, которые исправляют последствия оксидативного стресса и удаляют объемные повреждения в ДНК. В основном работа ведется с человеческими системами, как наиболее перспективными для создания лекарств. На данном этапе ученым важно понять, каковы механизмы их регуляции. Кроме того, в ИХБФМ занимаются системами, которые дополняют основные пути репарации:
– Клетка старается сделать так, чтобы в случае несрабатывания основных механизмов, существовали дополнительные пути исправления повреждений ДНК. Поиск этих дополнительных путей и их регуляция – одно из главных направлений наших исследований.
Кроме того, в институте разрабатывают ингибиторы и активаторы систем репарации.
– Мы очень активно сотрудничаем с Институтом органической химии СО РАН. Вместе с отделом медицинской химии во главе с профессором Нариманом Салахутдиновым, нашими учеными открыты перспективные ингибиторы, которые могут применяться в антираковой терапии. На сегодняшний день это лучшие в мире ингибиторы фермента, который в клетке мешает действию антираковых препаратов. Сейчас доклинические испытания этих ингибиторов ведутся в Томске, – говорит Ольга Лаврик.
Дмитрий Жарков отмечает еще одно направление исследования систем репарации:
– Если природа что-либо изобрела, то она, как правило, использует это для решения многих задач. В последние несколько лет выяснилось, что системы репарации задействованы там, где нужно не просто защищать ДНК, а направленно ее модифицировать и потом видоизменять – например, в генерации иммунного разнообразия. Кроме того, системы репарации участвуют во внесении и удалении изменений в ДНК, которые в дальнейшем служат маркерами для считывания или, наоборот, не использования гена.
Пока мы занимаемся этим направлением на фундаментальном уровне, но в практических приложениях можно будет, например, разработать новые методы эффективного приготовления стволовых клеток для медицины и так далее.
По словам Дмитрия Жаркова, упомянутое практическое применение уже продумано, но пока он предпочитает не раскрывать детали.
Дина Голубева
