Ускорить эволюционный процесс с миллионов лет до нескольких месяцев или даже недель удалось американке Фрэнсис Арнольд. За это она заслуженно стала лауреатом Нобелевской премии по химии в эту среду вместе с Джорджем Смитом из США и сэром Грегори Уинтером из Великобритании, чья работа по изучению молекул привела к созданию новых лекарств.
Объяснить принцип направленной эволюции ферментов, разработанный Арнольд, мы попросили члена Европейской академии наук и профессора РАН Артема Оганова.
— Фрэнсис Арнольд смогла предложить механизм дизайна и синтеза новых ферментов и многократно повысить их эффективность. Она применила для этого ускоренный отбор в пробирке, по сути тот же эволюционный отбор, но сокращенный на миллионы лет. Теперь человек является создателем критериев отбора молекул ДНК, которые приводят к синтезу наиболее выгодных ферментов для человека.
Задача фермента — катализировать реакции. Экспериментально проверить это в лаборатории легко.
Приведите пример влияния на нашу жизнь и здоровье определенных ферментов.
— Есть фермент альдегиддегидрогеназа, который помогает выводить алкоголь из организма. Он отсутствует у некоторых людей, к примеру, у большинства китайцев и японцев. При употреблении ими горячительных напитков в организме накапливаются токсичные вещества, которые приводят к сильным отравлениям. Ферменты делают возможными все биохимические реакции.
По словам вице-президента РАН Владимира Чехонина, метод хорош тем, что за счет целенаправленных мутаций, которые случайным образом вводятся в последовательность гена, получаются белки со специфическими свойствами для решения множества задач
— С помощью метода, предложенного Арнольд, ученые смогут создать биологические катализаторы самого широкого спектра действия — от биотоплива до фармакологических препаратов, — говорит Чехонин.
Что касается Джорджа Смита, — это известная в научном мире фигура. В 1985 году он создал метод получения антител на основе заражения бактерий вирусами-бактериофагами. Грегори Уинтер использовал позже этот метод для создания некоторых фармпрепаратов для лечения аутоиммунных заболеваний и даже некоторых опухолей. Так в 2002 году им были получены первые антитела для лечения артрита и псориаза. Сейчас на основе метода ведутся разработки антител для борьбы с метастазами при онкологических заболеваний.
«Нобелевский» лабораторный метод уже активно применяют в Институте биологической химии им. Шемякина и Овчинникова, в ИБГ РАН и других институтах.
