Журнал "Компьютерра" №712
Шрифт:
Байрон Рубин (Byron Rubin), исследователь-кристаллограф, в 1970-х сконструировал устройство, способное по заданной программе сгибать толстую медную проволоку, "упаковывая" ее в пространстве аналогично белковой цепи. Модели, созданные на "сгибателе", обрели в то время широкую популярность. Хоть они и показывали лишь укладку "остова" белковой молекулы, зато давали общее представление о структуре белка и были легки и портативны. Позже Рубин развил свои идеи и увлекся молекулярной скульптурой, создавая модели молекул из лент нержавеющей стали (как, например, "скульптура" человеческого гормона роста, рис. слева) или такого малоподходящего на первый взгляд материала, как автомобильные выхлопные трубы.
Фармацевтические гиганты Merck и Pfizer заказали у Рубина скульптуры молекул интерферона-b и ВИЧ-протеазы с ингибитором, являющихся заметными вехами в истории этих компаний.
Перед главным входом в Институт биоорганической химии РАН имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова (где я работаю.
– А.Ч.) стоит необычное изваяние. "Скульптура изображает комплекс антибиотика валиномицина с ионом калия. Общий принцип связывания ионов металлов и их перенос через мембраны с помощью ионофоров был открыт в институте в 1963 году" - гласит надпись на постаменте.
Эдгар Мейер (Edgar Meyer) - пионер компьютерной графики в биомолекулярных исследованиях, основатель Брукхейвенского депозитария пространственных структур белков (Protein Data Bank) и кристаллограф, на счету которого десятки структур белковых молекул, - со страниц своего сайта molecular-sculpture.com заявляет: "Природа, изучаемая науками о жизни, наглядно демонстрирует нам разнообразие форм живого. Функции молекулярных систем, на которых основывается жизнь, находятся у нас перед глазами, но их структура ускользает от нас в глубины наномира. Однако строение молекул все же можно увидеть с помощью кристаллографии, ЯМР-спектроскопии или криоэлектронной микроскопии. На моем сайте вы увидите, как атомы и молекулы могут быть воплощены в ценных породах дерева или в металле. Для человека, далекого от науки, это может показаться эзотерической формой абстрактного искусства; даже для ученого, далекого от молекулярных исследований, эти формы будут выглядеть крайне причудливыми и непонятными. Так или иначе, нам предстоит увидеть красоту, являемую самой природой".
Выйдя на пенсию, Мейер увлекся изготовлением скульптур молекул из различных пород дерева. Для автоматизации процесса он использует контролируемый компьютером с его собственной программой фрезерный станок, который слой за слоем обрабатывает деревянные монолиты.
Окончание следует
гостиная: Супермыши: где же подвох?
Автор: Дмитрий Шабанов
Все новостные агентства обошла новость о создании "супермышей". Начнем с того, что об этом пишут. В Case Western Reserve University (Кливленд, Огайо) коллектив из пятнадцати исследователей под руководством Ричарда Хансона (Richard W. Hanson) вывел мышей, обладающих гораздо большими физическими возможностями, нежели обычные особи. Генноинженерными методами у зверьков активировали один из важных ферментов, участвующих в извлечении энергии при расщеплении органических соединений, - фосфоенолпируват-карбоксикиназу.
Связав ген, отвечающий за синтез той формы фермента, которая обычно работает в печени, с регуляторным участком, ответственным за синтез актина (белка мышц), исследователи заставили работать "печеночную" форму фермента и в мышцах. У лучшей линии супермышей активность фосфоенолпируват-карбоксикиназы составляет 9 единиц на грамм мышечной ткани по сравнению с 0,08 единицы у обычных особей!
В рутинной работе генного инженера важно не только попытаться всадить нужный ген в запланированное для него место. Надо выбрать те особи, у которых эта процедура сработала. Конечно, экспериментаторы провели определенные биохимические тесты, но мышат, у которых печеночный фермент заработал в мышцах, было и так нетрудно узнать: они практически все время бегали и прыгали, демонстрируя десятикратно возросшую физическую активность ("скакали по клетке, как жареный попкорн")! А дальше неожиданности посыпались, как из рога изобилия.
"Супермыши" (которых корректнее называть PEPCK-Cmus мышами, в соответствии с условным обозначением активированного фермента) используют для получения энергии не столько глюкозу, сколько жирные кислоты. В их мышцах практически не накапливается молочная кислота, и, значит, они почти не знают усталости… Такие грызуны едят на 60% больше, чем нормальные, но при этом не жиреют и даже отличаются пониженной массой тела. Они почти втрое дольше
живут. Они гораздо интенсивнее размножаются. Их самки продолжают приносить детенышей в два с половиной года, тогда как обычные мыши теряют способность к размножению в возрасте одного года! Эти мыши агрессивнее, что, в сочетании с гораздо лучшей физической формой, обеспечит им победу в стычке с любой обычной мышью [Куда там Микки-Маусу!].Стало ясно, что активизация всего лишь одного фермента привела к перенастройке и активизации всего метаболизма генномодифицированных животных. Механизм, обеспечивший такую перенастройку, еще изучать и изучать.
В настоящее время получено около пятисот супермышей. Естественно, тут же встал вопрос, можно ли похожим способом получить суперлюдей. Если отбросить этическую сторону вопроса [Хотя кто ж ее отбросит!], эта возможность представляется вполне реальной. Мы и мыши биохимически устроены практически одинаково. Не будем пока задумываться о том, что будет, если таких мышей выпустить в наших городах, и не будем вычислять, когда на старт выйдут спортсмены с генномодифицированными ключевыми ферментами. А вот вопрос, на который хочется получить ответ уже сейчас: почему это оказалось возможным?
…Продавцы разнообразных панацей явно или неявно опираются на мало чем подкрепленную идею: наш организм может работать намного лучше и интенсивнее, надо лишь его подтолкнуть. Чем? Разумеется, очередным "новаторским" продуктом. В большинстве случаев выясняется, что за подстегивание организма приходится чем-то платить. Повысилась заживаемость ран? Возможно, возрастет и вероятность новообразований. Увеличилась физическая активность? Скорее всего увеличатся и шансы инфаркта [Здесь речь идет не о конкретной "цене", а о самом факте ее наличия]. Наш организм не так уж плохо "спроектирован": его важнейшие параметры определялись как компромисс между противоречивыми потребностями приспособления к среде и отлаживались в длительной эволюции. Ну ладно, человек: не так давно он резко изменил образ жизни, и прежние настройки его организма могли оказаться неадекватными. Мышь сделана лучше. Почему небольшое изменение ее ферментов могло настолько повысить эффективность функционирования организма?
Как ни боятся генноинженерной процедуры ее противники, в самом изменении генов и даже встраивании в них чужеродных фрагментов нет для эволюции ничего нового. У супермышей в мышцах искусственно активирован ген PEPCK-Cmus. Такая же активация могла произойти и естественным путем. Прогнозируя, как должен действовать естественный отбор, мы предположим, что такая мышь наголову разобьет всех своих конкурентов: она более вынослива, более агрессивна, дольше живет и оставляет больше потомков! Больше ест - это мелочи, важнее не то, сколько тебе нужно ресурсов, а то, успеешь ты их получить или нет [К примеру, млекопитающие и птицы потребляют значительно больше ресурсов, чем их родственники, не поддерживающие постоянную температуру тела. И ничего: они выигрывают именно благодаря более высокой скорости потребления ресурсов (существенная часть которых тратится на терморегуляцию)]. Если все так, то почему мир до сих пор не населен супермышами (суперкрысами, суперволками и т. п.)? Видимо, где-то спрятан подвох: недостатки такого "суперметаболизма". В чем они?
Не могло же быть так, что генные инженеры своими примитивными методами нашли решение, которое осталось не найденным эволюцией, создавшей и мышей, и ферменты! Бесплатный сыр бывает только в мышеловке. Где же ее пружина?
тема номера: С места в барьер
Автор: Леонид Левкович-Маслюк
Большой политический сезон в разгаре, и даже на наших традиционно аполитичных страницах мелькает кое-какая информация в связи с приближением всенародных и торжественных, не побоюсь этого слова, актов избрания.
В прошлом номере сам господин Чуров просвещал нас относительно существующих электронных систем голосования. Ну а в этом мы решили дополнительно просветиться еще и своими силами. Например, касательно систем завтрашнего дня, сочетающих привычную бумажную основу с высшими достижениями криптографии и информатики. О технологиях таких систем рассказывает Бёрд Киви.
Но вопрос о том, кто и как составил меню, которое избиратель будет просматривать, шагая к урне, выходит за рамки технологий. Вопросы такого рода освещает другой эксперт, профессор МГИМО Виктор Сергеев. Сначала-то мы спрашивали его о простом - о пропорциональности, мажоритарности и семипроцентном барьере. Об этом он рассказал подробно, но еще подробнее - о том, что все это не так уж и важно.