Лауреатов Нобелевской премии в области физиологии или медицины и химии в этом году снова никто не угадал. Ни в одном из прогнозов – как от крупных аналитических агентств, так и от серьезных экспертов – даже не упоминались победившие темы. Между тем их значение трудно переоценить.

Гены «внутренних часов»

С темой физиологической Нобелевки сталкивался, без преувеличения, каждый человек. Кто-то встает раньше и относит себя к «жаворонкам», кто-то плодотворнее всего работает в полночь и примыкает к «совам». Летавшие на самолете через несколько часовых поясов прекрасно знакомы с таким явлением, как джет-лаг.

Биоритмы, отмеченные Нобелевским комитетом в этом году, называются циркадными или, если быть совсем корректным, циркадианными, поскольку термин происходит от латинского circa diem, то есть «вокруг дня». Впервые они были обнаружены у дрозофил еще в 1960-х годах. Достаточно быстро стало ясно, что ведущую роль в работе внутренних часов играют гены. Вот их-то и открыли лауреаты Нобелевки-2017.

Американские ученые Майкл Росбаш из Университета Брэндейса и Джеффри Холл из Университета штата Мэн в 1980-х предположили наличие обратной биологической связи между циркадным белком PER и геном period, который его кодировал. Майкл Янг из Рокфеллеровского университета в 1990-х уточнил, что для блокировки гена требуется еще один белок – TIM, работающий в паре с PER. Он же нашел второй важный ген – doubletime, кодирующий белок-отладчик DBT, благодаря которому мы, например, достаточно быстро адаптируемся к новому часовому поясу.

Зачем это нужно

Знание механизмов регуляции внутренних часов позволяет в перспективе создать генотерапевтические препараты для лечения инсомний или для снижения риска развития различных заболеваний у людей, которые трудятся в ночную смену.

Такие средства не помешают пилотам и стюардессам, регулярно работающим на дальних рейсах, а также профессиональным путешественникам. Многие знания о циркадных ритмах используются уже сегодня (рис.1).

Например, в стационарах принято вечернюю температуру измерять в 17–18 часов, когда она максимальна. «Скорая» отлично знает, что ишемические инсульты и инфаркты миокарда чаще случаются между 3 и 5 утра, когда артериальное давление и, следовательно, перфузия тканей кровью минимальны, а гипертонические кризы и геморрагические инсульты – между 7 и 9 утра. Ну а препараты мелатонина помогают справляться с джет-лагами и некоторыми видами нарушений сна.

Заморозить – и увидеть

Изучать живые ткани под микроскопом – задача нетривиальная. Даже когда сами клетки стоят на месте, внутри них идут активные процессы перемещения вещества и органелл. При попытке зафиксировать изучаемый фрагмент химическим способом структура может нарушиться.

С микроскопией высокого разрешения, например электронной, дела обстоят еще хуже, там слой ткани в образце должен быть максимально тонким. Крупные молекулы белков изучать в таких условиях было просто невозможно. Лауреаты химической Нобелевки француз Жак Дюбоше из Университета Лозанны, американец немецкого происхождения Иоахим Франк из Университета Колумбии и шотландец Ричард Хендерсон из Кембриджского университета предложили уникальную технологию для рассматривания живых объектов под электронным микроскопом. Если воздействовать на ткань жидким азотом, структуры не успевают разрушаться, кроме того, остекленевшая вода отлично отражает электроны и делает образец хорошо видимым. Разница в разрешении изображений, полученных традиционным способом и при помощи криоэлектронной микроскопии (КЭМ), хорошо видна на рис. 2.

Практическое применение

В фармакологии нобелевская методика применяется для оценки связывания потенциальных противомикробных препаратов с одной из традиционных мишеней – рибосомой бактериальной клетки. Также при помощи КЭМ открыта точная структура нескольких вирусов.

Алексей Водовозов

Журнал "Российские аптеки" №10, 2017