Эксперт № 41 (2013)
Шрифт:
Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2013 года получили Рэнди Шекман...
Фото: AP
Выяснилось также, что ряд генов и белков, идентифицированных Рэнди Шекманом в дрожжах, соответствуют белкам, найденным Джеймсом Ротманом в клетках млекопитающих. Как заметил Шекман, такая параллельная работа его и Ротмана в течение многих лет говорила о том, что оба движутся в правильном направлении. Это не только подтверждало отнесение обнаруженных белков и генов к работе транспортной системы, но и говорило об общности этих механизмов у дрожжей и млекопитающих.
Джеймс Ротман интересовался белками, которые позволяли молекулам проникать
...Джеймс Ротман...
Фото: AP
Сферой интересов третьего нобелевца — Томаса Зюдова — было изучение транспортных систем в нейронах. Известно, что сигналы от нейрона к нейрону передаются с помощью электрического импульса, который «бежит» к окончанию нейрона — аксону, чтобы передать его следующему нейрону или, к примеру, клетке мышечного волокна. Область, в которой этот сигнал передается, называется синапсом. На этом этапе передача сигнала поручается специальным веществам — нейромедиаторам, которые дожидаются его, сидя в своих везикулах. Везикулы слипаются с мембраной передающего нейрона, позволяя высвободить нейромедиаторы в синаптическую щель, чтобы они затем добрались до другого, принимающего нейрона, зацепившись за его рецепторы. Оказалось, что в процессе этой транспортировки весьма много неясных моментов: как долго нейромедиаторы могут храниться в везикулах, с какой скоростью они высвобождаются, как везикулы потом восстанавливаются, как они вновь захватывают нейромедиаторы, как контролируется этот процесс? Томас Зюдов отследил все его детали.
Хотя в пресс-релизе Нобелевского комитета говорится о том, что трое ученых выявили детальную картину внутриклеточного везикулярного транспорта, это все еще далеко не полная картина. «Скорее это достаточно внушительные части большой мозаики, — комментирует событие Александр Соболев. — Я думаю, что еще не одна Нобелевская премия будет дана за изучение этих механизмов. К примеру, другими учеными были обнаружены белки, которые позволяют доставлять молекулы в везикулах точно по адресу. Еще один важный аспект — по каким путям-дорожкам перемещаются везикулы. И это не невидимые самолетные траектории, это вполне конкретные рельсы — микротрубочки, пронизывающие всю клетку». Оказывается, везикулы как бы едут по этим рельсам, причем везут их тоже специальные белки. Мало того, эта рельсовая система чем-то напоминает систему нашего метрополитена. Для того чтобы добраться до нужного отсека или компартмента клетки, везикула на своем пути может сделать несколько пересадок с одних путей на другие.
...и Томас Зюдов
Фото: AP
По словам исследователей, выяснение деталей механизмов внутриклеточного транспорта позволяет не только вписывать новые страницы в фундаментальную науку, но и улучшать знания о природе многих заболеваний, в том числе онкологических, нейродегенеративных, аутоиммунных. Дефекты в генах и, соответственно, в механизмах транспортировки могут быть связаны с такими заболеваниями, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, диабет, миелоидный лейкоз, болезнь Иценко-Кушинга,
Еще одна заманчивая прикладная область этих открытий и исследований — создание специализированного искусственного транспорта, который будет перевозить в клетку нужные вещества. «Этим занимаются многие лаборатории, используя разные подходы, — продолжает Александр Соболев. — Наша лаборатория, в частности, создает такие химерные молекулы, состоящие из нескольких разных модулей, позволяющих молекуле выполнять много последовательных процессов, связанных с транспортировкой. Такая молекула может доставлять, к примеру, лекарство в опухолевые клетки. Мы сажаем на нее радиоизотопы или другие противораковые вещества и даем этой химерной молекуле с помощью модулей как бы различные билеты, чтобы она пересаживалась с одних путей на другие и прибывала прямехонько в ядро раковой клетки. Мы уже не одну мышь вылечили таким способом».
Полвека в ожидании награды
Присуждение Нобелевской премии по физике Питеру Хиггсу и Франсуа Энглеру можно считать самым предсказуемым. Именно они фигурировали в качестве главных фаворитов во всех прогнозных физических рейтингах, чего, к слову, не скажешь про лауреатов 2013 года по медицине и химии, фамилии которых практически никем из «научных нострадамусов» не упоминались даже в качестве кандидатов второго эшелона.
Об исторической неизбежности этой премии стали говорить сразу же после того, как в начале июля прошлого года руководители параллельных экспериментов ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере (БАК) в Женеве торжественно объявили о долгожданной поимке бозона Хиггса — полулегендарной частицы, задолго до своего экспериментального обнаружения и без особых на то оснований прозванной в научно-популярной литературе «частицей Бога».
Лауреатами премии по физике стали Питер Хиггс...
Фото: AP
Согласно канонам физики, в природе существуют четыре фундаментальных взаимодействия: электромагнитное, слабое, сильное и гравитационное. И у каждого из этих фундаментальных взаимодействий имеются особые элементарные частицы-переносчики — кванты полей, также называемые бозонами. В частности, переносчиками электромагнитного взаимодействия являются фотоны, а сильного взаимодействия — глюоны. Все прочие частицы (в том числе элементарные или фундаментальные частицы — электроны, кварки, нейтрино, а также составные, например протоны и нейтроны, «сконструированные» из кварков), относятся к так называемым фермионам.
В 1960-е годы физикам удалось объединить электромагнитное и слабое взаимодействия. В выводах из этого объединения содержалась гипотеза о существовании сразу трех частиц — переносчиков слабого взаимодействия: положительно и отрицательно заряженных W- и нейтральных Z-бозонов. Более того, было предсказано, что эти бозоны должны обладать огромными массами (порядка 100 ГэВ) и при этом быть очень короткоживущими (менее 10–18 секунд).
В течение следующего десятилетия эти важнейшие гипотезы из-за отсутствия достаточно мощных ускорителей экспериментально проверить не удавалось. Наконец, в конце 1970-х в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) начались работы по переделке действующего ускорителя SPS (суперпротонного синхротрона) в протон-антипротонный ускоритель на встречных пучках (коллайдер).
...и Франсуа Энглер
Фото: AP
Перестроенный SPS с рекордной для того времени длиной окружности почти в 20 километров начал свою работу в 1982 году, и уже в январе 1983 года ученые объявили об открытии W+ и W– бозонов. Буквально через несколько месяцев экспериментаторам удалось обнаружить и нейтральную Z-частицу.
Однако, как ни странно это прозвучит, экспериментально подтвержденная гипотеза о том, что W- и Z-бозоны имеют массу (причем массу очень значительную по меркам физики частиц), оказалась весьма серьезной помехой для теоретиков.