Биологи СПбГУ обсудили перспективные направления генетики

В Ростове-на-Дону состоялся научно-образовательный форум «Трансфер знаний. Технологии будущего». Форум прошел в рамках одного из проектов Российского общества «Знание».

Российское общество «Знание» — общественная некоммерческая организация, которая ведет просветительскую работу в регионах.

Биологи Санкт-Петербургского государственного университета приняли участие в лектории «Генетика и качество жизни». Доцент СПбГУ кандидат биологических наук Олег Тиходеев выступил с докладом «Молекулярные механизмы и прикладные аспекты наследования приобретенных признаков».

«Все общепринятые генетические концепции сформулированы еще в середине прошлого века, когда считалось безоговорочным, что единственным носителем наследственных задатков является ДНК, а приобретенные признаки (однотипные изменения, вызываемые у живых существ условиями внешней среды) наследоваться не могут. Между тем к настоящему времени накоплен обширный фактический материал, не укладывающийся в эти каноны. В частности, наследование приобретенных признаков подробно описано у широкого спектра живых существ, в том числе у животных, грибов, растений и бактерий. В ряде случаев известны и его молекулярные механизмы. Большинство из них относятся к эпигенетическим (наследование за счет изменений не в самой ДНК, а в ее окружении или же в кодируемых ею молекулах — РНК или белках). Таким образом, общепринятые генетические концепции требуют глубокого переосмысления, а самая запущенная область современной генетики — это теория», — рассказал Олег Тиходеев.

По словам Олега Тиходеева, идея наследования приобретенных признаков была выдвинута в начале XIX века Жаном Батистом Ламарком, но затем в течение долгого времени считалась лженаучной. Сейчас, как подчеркнул доцент СПбГУ, пришло время признать, что полное отторжение этих идей было ошибкой. В связи с этим второй закон Ламарка («Все, что природа заставила особей приобрести или утратить под влиянием обстоятельств, в которых с давних пор пребывала их природа, все это она сохраняет путем размножения в новых особях») необходимо переформулировать следующим образом: «Некоторые изменения, возникшие в живых существах в результате детерминирующих воздействий внешней среды, могут сохраняться в ряду поколений».

Современная теория эволюции должна учитывать точку зрения не только Дарвина, но и Ламарка.

Доцент СПбГУ кандидат биологических наук Олег Тиходеев

Вторым спикером от Санкт-Петербургского государственного университета стал доцент СПбГУ, заведующий лабораторией протеомики надорганизменных систем ФГБНУ ВНИИСХМ доктор биологических наук Антон Нижников, который в докладе «Амилоиды, прионы и качество жизни» рассказал об исследованиях агрегирующих белков и их связи с качеством жизни человека.

«Амилоиды — это белковые фибриллярные агрегаты с особой пространственной структурой, делающей их одними из наиболее стабильных биогенных частиц. Уже более 150 лет внимание исследователей приковывают амилоидозы — заболевания, связанные с образованием патологических амилоидных агрегатов в различных тканях и органах человека и животных. В настоящее время известно более 40 белков, патологическая агрегация которых вызывает амилоидозы», — отметил Антон Нижников.

Амилоидозы являются неизлечимыми или трудно поддаются лечению, хотя в последнее время разрабатываются подходы, основанные на химиотерапии или трансплантации пораженных органов, которые позволяют существенно продлить продолжительность и качество жизни больных. Тем не менее данные подходы не решают ключевую проблему эффективной «разборки» патологических амилоидных включений.

Доцент СПбГУ доктор биологических наук Антон Нижников

По словам доцента СПбГУ, особую группу представляют собой нейродегенеративные амилоидозы, среди которых можно выделить прионные заболевания, вызываемые инфекционным амилоидным белком PrPSc. В отличие от человека и ряда других млекопитающих, у которых прион PrPSc вызывает неизлечимые заболевания, у других организмов, таких как дрожжи, прионы могут быть функциональными и даже опосредовать особый тип передачи наследственной информации, получивший название белковой наследственности. Неинфекционные амилоиды также могут участвовать в выполнении целого спектра разнообразных жизненно важных функций. Подобные функциональные амилоиды обнаружены у бактерий, архей, грибов и животных.

«В недавних работах нашего коллектива существование функциональных амилоидов впервые показано и у растений. Нами установлено, что функциональные амилоиды образуют запасные белки семян, представляющие собой ключевой источник аминокислот для эмбриона растения, а также являющиеся важнейшим компонентом рациона питания человека. Семена растений переживают длительную естественную дегидратацию и неблагоприятные условия, поэтому сохранение структуры и свойств запасных белков является критическим фактором для выживания эмбриона. Количество амилоидных агрегатов в семенах растений увеличивается по мере их созревания, что свидетельствует в пользу их роли в стабилизации запаса питательных веществ, а также быстро уменьшается при прорастании семян», — рассказал Антон Нижников.

Доцент СПбГУ отметил, что данный эффект особенно интересен, так как показывает, что в клетках растений, в отличие от организма человека, присутствуют молекулярные машины, способные быстро и эффективно разбирать значительные скопления амилоидных агрегатов.

«В целом можно заключить, что амилоидогенез белков является механизмом, обуславливающим выполнение ключевых биологических функций у самых разных организмов, от бактерий до человека, однако аномальная агрегация белков может влечь за собой формирование патологических амилоидов и развитие целого ряда неизлечимых заболеваний, проблема терапии которых в настоящее время не решена», — заключил доктор биологических наук.

Работа Антона Нижникова и его коллег была выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда 17-16-01100.