Проекты XXI века

Юбилей ДНК собрал радиобиологов и генетиков

19-20 октября в Дубне работала Международная конференция "Актуальные проблемы радиационной биологии. Молекулярно-генетические исследования в радиобиологии -
к 70-летию открытия структуры ДНК"

В апреле этого года исполнилось 70 лет с момента опубликования в журнале Nature статьи Дж. Уотсона и Ф.Крика, в которой впервые была предложена модель пространственной структуры ДНК - двойная спираль. Это открытие стало возможным благодаря взаимодействию физики, химии и биологии и положило начало непрекращающемуся развитию новых направлений. Радиационная биология вносит значительный вклад в молекулярно-генетические исследования. Организаторами конференции стали Научный совет по радиобиологии РАН, Радиобиологическое общество при РАН, ЛРБ ОИЯИ. В конференции в смешанном формате приняли участие специалисты исследовательских центров и университетов Москвы, Санкт-Петербурга, Обнинска, Пущино, Томска, Сарова, Озёрска, Азербайджана, Армении и Белоруссии.

Е.А.Красавин и И.Б.Ушаков

- У нас сегодня открывается знаковая конференция, - сказал для СМИ Дубны сопредседатель оргкомитета конференции, председатель Научного совета по радиобиологии, член-корреспондент РАН Е.А.Красавин. - Мы ее планировали в прошлом году таким образом, чтобы она совпала с датой 70-летия открытия структуры ДНК. И в докладах, которые мы сегодня услышим, обязательно прозвучит, что это открытие революционизировало всю биологию и, прежде всего, мутационные исследования, которые позже приобрели фундаментальнейшее, я бы сказал, вселенское значение. Это обусловлено тем, что открытие структуры ДНК породило новые области науки, которые касаются механизма стабильности генетического аппарата живых клеток, репарации поврежденных генетических структур. То есть то, что биология - наука, где звучат два главных мотива - наследственность и изменчивость, в этом открытии приобрела новые очертания, это очень важно. Фактически исследования нашей лаборатории с конца 1970-х годов касались этих вопросов, и сегодня мы продолжаем активно работать в этом плане.

Программа конференции построена таким образом, что доклады будут отражать различные аспекты этой проблемы. Прежде всего, это мутационные исследования, им посвящен доклад профессора А.В.Борейко "Радиационный мутагенез и ускоренные тяжелые ионы". Ускорители нашего Института, успешно работающие на физику, также успешно работают и на биологию: прежде всего, это многие годы функционировавший фазотрон ЛЯП и ускорители многозарядных ионов ЛЯР. Новый проект NICA позволит проникать в глубь тех механизмов, которые обуславливают тонкие биологические явления. Я думаю, во всех докладах конференции мы достаточно полно охватим проблемы радиационной генетики и проблемы мутационных процессов.

Подробнее о докладах, подготовленных сотрудниками ЛРБ, рассказал директор лаборатории А.Н.Бугай:

- В конференции участвует ряд известных специалистов, будут прочитаны лекции, сделаны секционные доклады, молодежь выступит с постерными сообщениями. Будут представлены доклады по структуре молекулярных повреждений ДНК, особенностям их репарации, по индуцируемым мутациям, о генных, структурных и отдаленных последствиях излучений, связанных с лучевой терапией, различными радиационными инцидентами.

На пленарных заседаниях будут выступления, посвященные фундаментальным вопросам происхождения материи. Работы нашей лаборатории широко представлены, доклады делают ведущие специалисты, доктора наук. Прозвучат доклады по олекулярной радиобиологии, представлен большой объем исследований по различным видам повреждений ДНК, радиационно-индуцированного мутагенеза, по цитогенетическим эффектам ионизирующих излучений, по различным аспектам моделирования этих процессов. Ряд сообщений связан с эффектами радиопротекторов, а также есть ряд фундаментальных вещей, связанных с квантовой информацией на ДНК, - даже такое экзотическое фундаментальное направление здесь представлено.

Приветствуя участников конференции, директор Объединенного института академик РАН Г.В.Трубников сказал: "Для нас огромная честь приветствовать здесь старших товарищей и добрых друзей из легендарных организаций - МГУ, ФМБЦ имени А.И.Бурназяна, Института имени А.Ф.Цыба, других университетов, Российскую академию наук в лице Совета по радиобиологии. Круглая дата - очень хороший повод поговорить об актуальных проблемах не только генетики, но и молекулярной биологии, радиационной биологии и других направлений. Спасибо Отделению физио­логических наук РАН и ЛРБ за организацию этого мероприятия с максимальным человеческим участием".

Научный руководитель ОИЯИ академик В.А.Матвеев подчеркнул: "Прекрасно, когда в одном зале собираются и биологи, и физики. Тогда обнаруживается близость начал: ядерная физика ищет начало Вселенной, а биология - как начиналась жизнь на Земле. Такое собрание стимулирует движение вперед в изучении фундаментальных законов нашего мира". Собравшихся также приветствовал вице-директор Института профессор Л. Костов.

Е.А.Красавин объявил минуту молчания в память об ушедшем из жизни 7 октября академике РАН, специалисте по радиационной гигиене Л.А.Ильине, одном из организаторов Института биофизики Минздрава СССР. В своем вступительном слове Евгений Александрович вспомнил отечественных ученых, на открытия которых опираются современные исследователи. Это Г.А.Гамов, советский и американский физик-теоретик, впервые решивший проблему генетического кода. Он в 1954 году предположил, что наследственная информация должна быть зашифрована в последовательности триплетов четырех нуклеотидов. Профессор В.И.Корогодин в 1967 году начал исследования биологического профиля в ОИЯИ, ранее открыл эффект пострадиационного восстановления у дрожжевых клеток. Стояли у истоков отечественной молекулярной и радиационной биологии В.П.Парибок, В.Д.Жестянников, Н.В.Томилин. Специалист мирового уровня в области молекулярный биолог профессор С.Е.Бреслер был однокурсником Г.Н.Флёрова, посещал ОИЯИ, сотрудничал с ЛЯР. Недавно ушел из жизни выдающийся специалист в области репараций повреждений ДНК профессор А.И.Газиев.

С воспоминаний начал свое приветствие и президент Радиобиологического общества РАН И.Б.Ушаков (ФМБЦ имени А.И.Бурназяна), рассказав, что с самого начала советской космической программы в ней участвовала генетик Н.Л.Делоне, которой 4 ноября исполняется 100 лет. Для нашего еженедельника Игорь Борисович отметил:

- Начавшаяся конференция представляет большой интерес для всех радиобиологов. Наше общество РАН объединяет около тысячи исследователей в разных областях радиобиологии, это примерно 20 отдельных направлений. Среди них есть радиационные генетики, молекулярные биологи, но все радиобиологи из других направлений учитывают и применяют методы молекулярно-генетических исследований. Возможно, в будущем будет выделена радиогеномика - та область радиобиологии, которая уже сейчас занимается поиском маркеров радиочувствительности, радиоустойчивости для различных людей, которые подвергаются действию излучения в повышенных дозах. Прежде всего, это лучевая терапия полей, это космонавты и ликвидаторы последствий радиационных аварий, которые случаются и которые нужно учитывать как возможный опасный фактор. Эти направления дают возможность снабдить в том числе и практическую медицину, этими маркерами, и во многом доклады посвящены этим направлениям.

В своем выступлении вы упомянули программу "Геном и эпигеном космонавта"…

- Что касается этой программы, она была сформирована в 2014 году, подписана Институтом медико-биологических проблем и Институтом общей генетики, но потом исследования по ней специально не финансировались, хотя отдельные работы продолжаются. Напомнив, что такая программа существовала, я хотел привлечь, увлечь исследователей этими вопросами.

Космонавт - это особая категория людей, которая подвергается повышенному радиационному риску. Достаточно сказать, что радиационные уровни воздействия на МКС в 200 раз выше, чем на Земле, а за год пребывания на станции набирается немалая доза. Этими вопросами надо заниматься, и мы надеемся, что конференция привлечет внимание и к этому важному моменту, к которому готовы уже многие ученые из различных научно-исследовательских институтов.

Приветствовал участников академик РАН А.Ю.Розанов (Палеонтологический институт РАН, ЛРБ ОИЯИ):

- У нас в стране осталось мало мест, где с наукой обращаются бережно. Дубна - одно из них, и мне здесь всегда приятно бывать. Общая доброжелательная атмосфера и уважительное отношение к фундаментальной науке - это очень важно. Все директора ОИЯИ понимали это.

А если мы хотим сохранить государство, то оно обязательно должно поддерживать фундаментальную науку, потому что только так можно действительно вырваться вперед. Если ориентироваться только на импортозамещение и очень важную, нужную и полезную работу в прикладной науке, то мы все время будем догонять. Конечно, за один день все исправить невозможно, значит, надо сориентироваться на то, что лет 20, как минимум мы должны планомерно и спокойно это исправлять. Главная задача для нас сегодня - приложить максимум усилий, чтобы отношение к фундаментальной науке в нашей стране менялось в позитивную сторону.

Для нашего еженедельника он добавил:

- Я не специалист в области генетики, по образованию я геолог, работал два срока академиком-секретарем Отделения биологических наук РАН. Меня интересуют космические исследования. Мы издали в ОИЯИ первый в мире атлас окаменелостей, найденных в метеорите Оргей, это вызвало сенсацию в США. Сейчас мы закончили книгу - это будет первое пособие по астробиологии у нас в стране, а с таким охватом материала - первая в мире книга. Планируем ее перевести на английский язык.

- Дубна была, есть и будет украшением российской и советской науки, это потрясающее, важное для страны место, это жемчужина страны, - приветствовал собравшихся член-корреспондент РАН С.Д.Варфоломеев (Институт биохимической физики РАН, МГУ). - Здесь расположен высокоинтеллектуальный центр, позволяющий себе решать такие фундаментальные задачи, значение которых мы, возможно, поймем через сотни лет.

Он выступил с лекцией "Термоцикл - движущая сила предбиологического синтеза и отбора биополимеров, базовая основа происхождения жизни", суть которой пояснил для наших читателей:

- Для понимания происхождения жизни надо выяснить, как возникли саморазмножающиеся полимерные молекулы, потому что жизнь - это форма существования полимерных тел. Надо придумать механизмы, которые позволили бы им возникнуть и саморазмножаться в условиях отсутствия ферментов, молекул ДНК, молекул РНК. Объяснение заключается в том, что существуют единственные физические условия, которые заставляют синтезироваться полимерные молекулы при наличии воды. Все полимеры, известные нам в природе, это продукты поликонденсации, процесса, в котором образуются молекулы воды. По термодинамике, в воде полимеры образоваться не могут, поскольку избыточная концентрация воды их будет просто разрушать.

Главная идея концепции заключается в том, что это возможно только в случае перехода воды в газовую фазу. При температуре выше фазового перехода мы наблюдали синтез с гигантскими скоростями фосфодиэфирных связей, если это ДНК, РНК, амидных связей, если это молекула белка. Естественным природным циклом может быть суточный цикл Земли, когда в первичных условиях, при очень низком атмосферном давлении, вода уже при 30°С испарялась. При перемещении этого же места на поверхности в тень при понижении температуры до -10°С вода конденсировалась, и та же капелька становилась раствором мономера и полимера. И если этот образовавшийся мономер имеет ничтожное преимущество, то за миллион лет, а это 365 миллионов термоциклов, вы получите 100 процентов этих мономеров. Производная от этого - очевиднейшая вещь, что три принципиальнейших полимерных субстанции: пептиды, белки, РНК и ДНК могли существовать в независимом варианте. Как только они друг друга нашли, возникло мощнейшее конкурентное преимущество: белок стал катализатором, РНК стала молекулой, передающей информацию, ДНК заморозилась, с ней может взаимодействовать только РНК. Здесь ключевым фактором является очень большое число циклов. Жизнь возникла через полтора миллиарда лет с момента возникновения Солнечной системы. Полтора миллиарда лет система эволюционировала на макромолекулярном уровне, она естественным образом синтезировала молекулы, обладающие какими-то свойствами. А конкурентное преимущество заключается в том, что комплексы с точки зрения физической химии более стабильны и легко гидролизуются. И это можно экспериментально проверить.

С лекцией "Эволюция и драма идей о молекулярной природе и воспроизведении генов и хромосом" на конференции выступил Н.Н.Хромов-Борисов, изложив историю представлений о молекулярной природе генов, вспомнив знаковые фигуры этой истории и основополагающие принципы. А для нашего еженедельника он рассказал:

- Я по образованию генетик. Мои родители - химики, и мне был уготован этот путь, поступил на химфак Ленинградского университета. На втором курсе мы с другом поняли, что нас волнует наука генетика. Она тогда была под запретом. Именно в 1957 году гениальный математик, ректор ЛГУ А.Д.Александров вернул профессора М.Е.Лобашёва заведывать кафедрой генетики и селекции. Нам повезло, когда, вернувшись с картошки, мы услышали объявление: профессор Лобашёв читает лекцию о том, что такое генетика, в Доме политпросвещения на Мойке. Мы пошли, мы им очаровались... Он нам сказал: приходите на кафедру, и с этого все началось. Нам разрешили учиться по индивидуальному плану, и мы параллельно с химическим образованием получили полное образование по генетике. Это была единственная кафедра, где преподавалась настоящая генетика...

Подводя итоги конференции на заключительной дискуссии, Е.А.Красавин сказал: "Мы с честью справились с нашей задачей, посвятив конференцию 70-летнему юбилею открытия структуры ДНК. Доклады были интересными и содержательными. Очень важно, что мы рассмотрели фундаментальные механизмы мутационного процесса, различные аспекты организации систем репарации ДНК клеток и их исключительную роль в формировании стабильности генома. Я всегда подчеркиваю тот важный факт, что область биологических наук, касающаяся вопросов репарации ДНК, обязана своим рождением и развитием радиационной биологии". От имени Совета по радиобиологии РАН он пожелал всем коллегам плодотворной работы и дальнейших научных успехов.

Ольга ТАРАНТИНА,
фото Игоря ЛАПЕНКО