В Швеции завершилась Нобелевская неделя

Понедельник, 09 октября 2017

На минувшей  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 и вклад в развитие детектора LIGO, с помощью которого удалось их зарегистрировать, по химии – за криоэлектронную микроскопию и получение изображений высокого разрешения при изучении биомолекул.

Первыми стали известны лауреаты Нобелевской премии 2017 по медицине и физиологии. Ими стали американские профессоры Джеффри Холл, Майкл Розбаш и Майкл Янг, которые отдельно друг от друга изучали один и тот же процесс – «биологические часы» или циркадные ритмы живых организмов. Им удалось открыть молекулярные механизмы, лежащие в основе этих ритмов.  Эти механизмы регулируют сон и бодрствование, работу гормональной системы, температуру тела и другие параметры человеческого организма, которые изменяются в зависимости от времени суток. Согласно релизу Каролинского института, Янг, Холл и Розбаш смогли изолировать у мух-дрозофил ген, контролирующий выделение особого белка в зависимости от времени суток. Учёным удалось понять работу самостоятельной механики этого явления внутри каждой отдельной клетки. Теперь мы знаем, что биологические часы работают по такому же принципу в клетках других многоклеточных организмов, включая людей.

Открытие имеет важное практическое применение в медицине - многие лекарства лучше принимать в определенное время суток, в зависимости от циркадных ритмов. Так, лекарство, регулирующее содержание холестерина в крови, стоит принимать на ночь, потому что биосинтез холестерина осуществляется печенью во время ночного сна, а вот риск инфарктов возрастает под утро, когда наивысшей концентрации в крови достигает гормон кортизол. В то же время, многие факторы современной жизни, как, например, частая смена часовых поясов или ночные графики работы, приводят к нарушению циркадных ритмов. Вполне вероятно, что исследование Янга, Холла и Розбаша открывает возможности для разработки новых механизмов воздействия на ритмы человеческого организма.

3 октября Шведская королевская академия наук объявила лауреатов Нобелевской премии по физике. Награду получили трое американских ученых: профессоры Райнер Вайсс, Кип Торн и Барри Бариш. Как гласит объявление Нобелевского комитета, премия присуждена «за решающий вклад в развитие детектора LIGO и наблюдение гравитационных волн», существование которых было предсказано еще Альбертом Эйнштейном. Сейчас предсказание этого явления, которое можно охарактеризовать как рябь (колебания) в ткани пространства-времени, искажающую пространство и время вокруг себя, подтвердилось экспериментально. Примечательно то, что гравитационные волны – это своего рода новое окно в природу и космос, начало новой гравитационно-волновой астрономии. Будет ли возможно когда-нибудь применить это открытие вне астрономии – на сегодняшний день неочевидно. Генерировать гравитационные волны человечество пока не умеет. Они возникают при очень необычных явлениях, в частности, при слиянии весьма массивных черных дыр, размером более тридцати масс солнца. Поэтому сегодня непонятно, как можно было бы их использовать на практике, хотя в теории это очень интересно, например, для передачи информации - в отличие от электромагнитных волн, для гравитационных волн все вещества прозрачны.

Нобелевская премия по химии за 2017 год присуждена швейцарцу Жаку Дебуши, американцу Йоахиму Франку и представителю Великобритании Ричарду Хендерсону.

Это разработчики метода криоэлектронной микроскопии, работа которых позволила визуализировать биологические макромолекулы в растворе. Достоинством метода является возможность зафиксировать молекулу, не нарушая её естественную форму. Этим метод принципиально отличается от рентгеновской кристаллографии, в которой объектом исследования являются кристаллы молекул. Для формирования кристалла биомолекулы зачастую помещают в условия, сильно отличающиеся от природных, что может влиять на структурные особенности. Также структура молекул может изменяться в процессе упаковки молекул в кристалл и отличаться от структуры в естественных условиях. В криоэлектронной микроскопии этот недостаток отсутствует. Образцы не требуют окраски или внесения дополнительных стабилизаторов, их подвергают криогенным температурам, в результате чего происходит фиксация молекулы или комплекса, позволяющая дальнейшее микрокопирование и решение структуры с высоким разрешением.

Использование данного метода не ограничивается структурной биологией. Он широко востребован, например, в биомедицине: определение структуры вируса значительно расширяет возможности борьбы с ним, а точное определение расположения антибиотика в бактериальной рибосоме позволяет не только предположить механизм ингибирования, но и предложить альтернативы для синтеза новых антимикробных агентов.

В НИЦ «Курчатовский институт» тоже есть один из самых современных в мире криоэлектронных микроскопов, на котором работают, в том числе, и сотрудники Отделения молекулярной и радиационной биофизики НИЦ КИ – ПИЯФ, достигая высоких результатов.

Поздравляем коллег с высокими наградами!

Теги
фгбу пияф им. Б. П. Константинова Национальный исследовательский центр Курчатовский институт