На секциях симпозиума

Говорят, что в современной биохимии сейчас больше загадок и вопросов, чем решенных проблем. Возможно, это связано с тем, что биологическими метаморфозами и эволюцией живого в конечном счете управляют те же физические законы, общие для микро- и макромира. Поэтому все биохимические направления развиваются, как принято сейчас говорить, на "стыке" естественных наук. Прекрасным комментарием к сказанному служит доклад профессора А.А.Замятнина из Института биохимии имени А.Н.Баха РАН. Вот как сам автор прокомментировал свое выступление:

- Уже на этом симпозиуме несколько раз звучало и официально, и неофициально, что наука не имеет границ. Безусловно, разделение есть - как государства соединяются и разъединяются, а народ един, так и наука едина. Поэтому если берешь какой-нибудь жизненный процесс, нельзя его изучать изолированно. Например, физиолог изучает на модели какого-то органа физиологическую реакцию, и при этом происходит огромное количество физико-химических процессов. То же самое биохимик, который выделяет какое-то новое вещество, применяет огромное количество физических методов. Но главное не в этом - он думает о том, ради чего он это делает. Как правило, выясняется, что экстракция, из которой будет выделено вещество, обладает какой-то активностью. Польют жидкостью еще не выделенного вещества ткань животного, и выясняется, что сокращается гладкая мускулатура. А что в этой жидкости вызывает подобную реакцию, ученый еще не знает. И биохимик выделяет это вещество. Но на этом вопросы не кончаются. Допустим, это белок или пептид, а как он работает - неизвестно. И тут уже и биохимики, и биофизики должны привлечь максимальное количество знаний из всех этих областей, чтобы понять структуру этих молекул. Допустим, в работающем состоянии она не линейна и каким-то образом организуется в пространстве. За счет межмолекулярных взаимодействий образуется уникальная конфигурация, и эта конфигурация активна по отношению к тому процессу, который используется в физиологии.

Для того, чтобы понять эти процессы, нужно быть и физиком, и математиком. Но есть еще проблема - взаимосвязанность. Мы знаем, что есть много органов, тканей, много веществ, эти вещества распределены неравномерно. И важно знать, в каком порядке они выступают то там, то здесь. И тогда вспоминается правило, которое любил повторять мой учитель Н.В.Тимофеев-Ресовский. Он говорил - главнейшая проблема биологии заключается в том, чтобы выяснить, почему в должное время в должном месте происходит должное. Это, наверное, применимо к любой науке, особенно, к науке о жизни. Самое замечательное в биологии - чем она прельщает и чем она неисчерпаема - это биоразнообразие. Какое множество форм жизни, сколько видов! На самом деле, число видов неизвестно, а еще есть гибриды. Это многообразие и то, что его описать невозможно, и делает биологию абсолютно уникальной в сравнении со всеми другими науками.

Огромное количество веществ и процессов уже не укладывается в голове одного ученого, а все время идет вал новых данных о веществах и процессах. К счастью, а, может, закономерно, появился совершенно новый образ, который называется информатика или computer sciences, которые помогают освободить мозг от конкретной информации, записав это на какие-то носители, и изучать уже не отдельные вещества и процессы, а всю их совокупность.

- Это попытка систематизировать?

- Попытка систематизировать - это только одна часть, а вот разобраться, почему, разобраться в механизмах, как это происходит, можно уже только с помощью современной техники. Если биохимик обычно выделит несколько веществ, охарактеризует их с биохимической и функциональной точек зрения, то компьютерная биохимия или биохимическая информатика занимается уже целыми группами веществ. Например, есть группы токсинов, гормонов, регуляторов нервной системы.

- В течение 15 лет я собираю из всей мировой литературы данные об определенном классе веществ, являющихся регуляторами всего набора известных олигопептидов. От полипоптидных белков они отличаются по всем научным канонам – с точки зрения тематики, физики (там другие взаимодействия, нежели в других молекулах), химии функциональности, физиологии, биохимии и т. д. Короче говоря, опять же все соединилось воедино. На сегодняшний день в этом банке данных собрано более трех тысяч молекул, про каждую из которых сказано по всем статьям – название, химическая структура, конформации, функции и многое другое. Есть работы, посвященные гормонам, токсинам, нейропептидам на основании только этого банка. Таким образом выявляются общие физико-химические функциональные закономерности, которые в среднем уже могут быть описаны вполне конкретными законами – что у токсинов могут быть такие свойства, у регуляторов нервной системы – другие, и почему они, если ушли из нервной системы в гормональную, могут быть гормонами. Это все записано в них, только надо научиться читать. Чтением этого и занимается биохимическая информатика.

Среди заявленных на секции докладов преобладают энзимологические (энзимология - наука о ферментах, специфических белках, при помощи которых происходят химические реакции в биологических системах - М.Г.). И понятно, почему именно эти вещества больше всего интересуют биохимиков - без ферментов невозможна сама жизнь, это универсальные катализаторы, они ускоряют реакции по крайней мере в миллион раз. При этом молекулы фермента представляют собой сложную структуру, сложенную из тысяч аминокислотных остатков, и встречаются в свойственном биологии многообразии. Сегодня благодаря биотехнологиям, ферменты нашли самое широкое применение в пищевой, фармацевтической, химической, текстильной промышленности, в медицине, их изучение - одно из самых перспективных направлений биохимии с прикладной точки зрения.

Изучение биополимеров в свое время сыграло решающую роль в расшифровке трехмерной структуры ДНК. В свою очередь это обозначило направление дальнейшего изучения и идентификации имеющихся в организме белков и соответствующих им участков ДНК. О комплексной программе "Протеомика" рассказал А.Г.Малыгин (Институт биохимии). Ее цель - определение первичных структур многих тысяч белков организма, изучение связей между белками и метаболитами. Надо думать, такие масштабные программы сыграют свою роль и в формировании представлений о строении нашей главной молекулы, и в расшифровке генома человека. Значение подобных исследований для нас очевидно - согласно биомедицинской парадигме, возникновение онкологических заболеваний напрямую связано с изменением первичной структуры ДНК. Судя по докладам, онкология и действие противоопухолевых лекарственных препаратов стало предметом исследования многих биохимиков.

Среди представленных докладов хотелось бы еще выделить сообщения о последствиях окислительных процессов в организме, сопровождающихся образованием весьма агрессивных свободных радикалов, которые вызывают разрушение печени.

И еще об одной работе, проводимой совместно Институтом биохимии и Университетом Генри Пуакаре (Франция) и поддержанной грантом INTAS-CNES. Доклад назывался "Некоторые ферменты в крови саламандры", в нем были представлены результаты исследования, проводимого в рамках нового космического эксперимента, - оценить в нормальных земных условиях физиологический и биохимический статус Pleurodeles waltl (хвостатая амфибия) с помощью мониторинга ряда ферментативных активностей в плазме и/или клеточных элементах крови. Впоследствии эти данные будут использованы для сравнения с данными, полученными после космического полета саламандры.