03. Царев Александр ,11 ЕМ класс , Лицей, Троицк. Черная метка

3.
«ЧЕРНАЯ МЕТКА» ВЫБРАЛА НОВЫХ НОБЕЛЕВСКИХ ЛАУРЕАТОВ ПО
ХИМИИ
Александр Царев, 11 ЕМ класс
Научный руководитель: Г.Н. Балденков, к.б.н., преподаватель биологии
Нобелевская премия по химии за 2004 год присуждена трем ученым - двоим израильтянам
и одному американцу. Уже в который раз за последнее
время эта премия присуждается за исследования в
области биохимии клетки - одного из передовых
направлений в химической науке. Аарон Цехановер и
Авраам Хершко из Института Раппопорта израильского
университета Технион (г. Хайфа) и Ирвин Роуз из Отдела физиологии и биофизики
медицинского колледжа Калифорнийского университета в г. Ирвайна получили на троих
$1,3 млн. за открытие «опосредованного убиквитином распада клеточных белков».
Белки создают клетки всех живущих на Земле организмов. И механизм синтеза белковых
молекул в клетках достаточно хорошо изучен. Однако до работы лауреатов 2004 года
было неясно, каким способом молекула распознает белки, предназначенные для
уничтожения. В начале 80-х годов ХХ века трое ученых обнаружили циклический
процесс, который и приводит в дальнейшем к деградации протеинов.
В геноме человека известно значение менее чем 10% последовательностей ДНК. Однако
известно все расположение букв генетического алфавита. Надо только выделить
«генетические предложения» и понять правила чтения. Предполагается, что часть
неизвестных по значению последовательностей является регуляторными или определяют
правила чтения.
Генетический код-алфавит жизни.
Код («знаки») «книги смерти»
Правила чтения-функциональная модификация
Код («знаки») «Книги жизни»
Код(«знаки») «книги жизни»
• Кодон «инициатор»
• Лидирующая последовательность
• Энхансеры (Усилительные последовательности)
• Позитивные мутации и др.
Благодаря удостоенному Нобелевской премии открытию, выяснилось, что молекула
белка, ставшая ненужной и предназначенная для «разборки», отмечается специальной
молекулой-маркером. Ученые называют присоединение такой молекулы к
«списанному» белку «поцелуем смерти». Помеченные белки собираются в
специальные образования, утилизирующие протеины, так называемые протеасомы, где
молекула белка разбирается на составные части. Маркером в этом процессе является
молекула убиквитина, направляющая белок к месту утилизации. Как только протеасома
начинает разрушать белок, убиквинтин отсоединяется, чтобы вновь «проводить в
последний путь» очередной белок.
Правила чтения – функциональные модификации
• Метилирование : -H3C
• Фосфорилирование : OH
-O–P=O
OH
• Ацетилирование : -H2C(COOH)
• Аденилирование :
NH2
HOH2C
N
O
N
O
N
N
O
P
OH
О
OH
Вот аналогия - чтобы заменить в автомобиле деталь на новую, нужно сначала удалить
сломавшуюся. Так и в клетке нужно удалить испорченный белок. Убиквитин - это
своеобразная «черная метка», которая присоединяется к белку и сообщает остальным
веществам клетки о необходимости этот белок ликвидировать, что в дальнейшем и
происходит. Открытие «черной метки» является одним из правил чтения генома.
После открытия механизма распада белков Цехановери , Хершко и Роузом стало понятно,
причем на молекулярном уровне, как именно в клетке происходит управление процессом
удаления ненужных белков, но при сохранении необходимых. В результате этот процесс
становится ответственным за такие важнейшие функции, как клеточное деление,
восстановление поврежденной ДНК, образование строго определенного количества новых
белков и иммунная защита. Когда система деградации белков ломается, в организме
начинаются необратимые изменения. Классическими примерами можно считать рак
шейки матки или, например, кистозный фиброз (муковисцидоз). И знание механизма
уничтожения неправильных протеинов может привести к созданию лекарства против этих
и других заболеваний, на данный момент неизлечимых.
Код («знаки») «Книги смерти»
• Онкогены
• Ген апоптоза
• Негативные мутации
• «Метка смерти» - белок убиквитин и др.
В России подобные исследования, разумеется, также проводятся в различных
академических институтах, однако сдерживаются чрезвычайной дороговизной
биохимических реактивов и приборов. Впрочем, наши специалисты весьма успешно
занимаются биохимией в тех же американских и израильских исследовательских центрах наука не знает границ.