Американские ученые обнаружили связь между астмой и ожирением. На это открытие их натолкнули новые данные о работе одного из генов, известного как RELM-b (резистинподобная молекула бета). Этот ген регулирует синтез вещества, относящегося к группе соединений, вызывающих у мышей резистентность к инсулину и ожирение. Теперь обнаружили его связь и с астмой.

В ходе настоящего исследования ученые из Детской больницы Цинциннати (Cincinnati) добивались появления у мышей чувствительности к двум широко известным аллергенам – белку яйца и грибку Aspergillus fumigatus. При повторном попадании аллергена у мышей наблюдались приступы астмы. При этом оба аллергена приводили к значительному повышению активности RELM-b.

Как отметили авторы работы, это означает, что соединение синтезируется в ходе иммунного ответа при астме. Поскольку это вещество, как ранее установлено, принимает участие в формировании невосприимчивости к инсулину и ожирению, можно предположить, что эти состояния связаны с развитием бронхиальной астмы, резюмировали они.

Результаты исследования были представлены на ежегодной конференции Американской академии аллергии, астмы и иммунологии.

Еще не стихли овации в честь расшифровки генома, а наука уже стоит на пороге новой эры эры протеомики. Изучение функций белка произведет переворот в медицине позволит применить знания о геноме на практике и даст возможность влиять на наследственность

На знамени геномики написано ДНК, но скоро к этой аббревиатуре добавят целое слово белок. О готовящейся революции сегодня знают только биологи. Но в ближайшее время слова протеин и протеом станут такими же знакомыми, как ген, геном и клон, которыми сегодня пестрят страницы популярных изданий.

Человеческий геном расшифрован, но чтобы воспользоваться плодами нового знания, произвести переворот в медицинской диагностике и терапии, нужны знания о структуре и функциях белков (в русской научной терминологии протеины называются белками). Ведь не будь белков, генетический код никогда бы не заработал. Если гены душа наследственности, то белки ее плоть и кровь.

Протеины известны около 200 лет, их название происходит от греческого proteios первоначальный. В русском языке протеины не случайно называются белками. Самый известный белок яичный альбумин. Когда альбумин сворачивается от высокой температуры, он белеет реакция, знакомая каждому, кто жарил яичницу. И вот, начав, что называется, от яйца, ученые пришли к сложнейшей науке протеомике. Объем информации, который теперь предстоит обработать, не имеет аналогов в истории. Ведь число протеинов в человеческом теле достигает сотен тысяч, а это в несколько раз больше, чем количество генов.

Предложение нарисовать белковый атлас человека прозвучало еще в 1982 году. Оно исходило от известного американского биолога Лейфа Андерсона. Но в начале 1980-х попытки индексировать белки казались несерьезными, и проект захирел от недофинансирования. Лишь после расшифровки генома протеомика обрела второе дыхание.

В 2001 году международным консорциумом ученых, политиков и бизнесменов была создана организация HUPO (Human Proteom Organization). В ее задачи входит изучение человеческих белков, что позволит со временем нарисовать белковый атлас человека. Но это лишь одна из возможных задач.

Изучение структуры и функций белка позволит диагностировать и предотвращать наследственные заболевания, создавать лекарства нового поколения, а со временем и бороться с неизлечимыми заболеваниями. Проект HUPO еще только складывается и в отличие от предыдущего HUGO (Human Genome Organization) не имеет четко обозначенных сроков. Но уже очевидно, что крупные открытия в области протеомики ожидают ученых в самое ближайшее время.

О том, какие перспективы сулят человечеству грядущие открытия в области протеомики и каковы перспективы таких исследований, рассказал Сергей Кочетков, член-корреспондент Российской академии наук, заведующий лабораторией в Институте молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН.

Сергей Николаевич, чем отличается протеом от генома?

Геном это совокупность всех генов организма, протеом совокупность белков. Набор генов в любой клетке один и тот же, набор белков для каждой клетки индивидуален. Причем разница в содержании различных белков огромна, она достигает девяти порядков от 1 до 1 миллиарда белков на клетку.

В отличие от генома протеом меняется в соответствии с состоянием клетки реагирует на все внешние воздействия. У человека около 40 тысяч генов. Они кодируют белки. После расшифровки генома мы знаем эти гены в лицо, в основном представляем, какие белки они кодируют, но не знаем, как большая часть белков работает и как осуществляется программа, заложенная в генах.

Вначале биологи говорили о постгеномных исследованиях, а затем появился термин протеомика...

Это не совсем разные вещи. Протеомика часть постгеномных исследований. Вообще сегодня в биологических науках появляется все больше омик: геномика, протеомика, транскриптомика, гликомика и т.п.

Дату рождения геномики можно приблизительно назвать это октябрь 1990 года, когда была утверждена программа Геном человека. А когда родилась протеомика?

Исследования отдельных белков ведутся в течение десятилетий. Но сегодня стало ясно, что именно в этой сфере могут быть применены знания о геноме. Публикации об этом начали появляться в 1995 году. Уже тогда было ясно, что как только геном будет расшифрован, перед наукой встанут еще более сложные задачи. К этому стали готовиться. Одновременно появились и приборы нового поколения, которые были способны эти задачи решить. Первая задача каталогизировать белки. Между прочим, одна современная установка двумерного электрофореза, которая делит, дифференцирует и идентифицирует белки, стоит 600 тысяч долларов.

До создания белкового атласа человека еще далеко. Но протеомы некоторых простейших уже частично прочитаны. Как выглядит белковая карта?

Такая карта ни в одну книгу не поместится только в компьютерную память, да и то не во всякую. Действует она как электронный каталог выдает весь набор связей белка с белками-соседями. Но это условность. Реально белок постоянно пребывает в динамике.

Каков практический выход протеомики для медицины, для диагностики?

Самый прямой. Ведь для медицины и диагностики заболеваний статус белка в клетке это самое главное. Заболевание может быть инициировано любыми внешними факторами, но его подлинная причина связана с неправильным функционированием белка. И хотя ошибка закодирована в геноме, ее последствия проявляются на уровне белка, а не на уровне самого гена.

Действительно ли протеомика способна изменить наши представления о лекарственных средствах?

Белок это мишень, на которую направлено действие любого лекарства. Сейчас подбор лекарств обычно проводится методом проб и ошибок. Обладая же знаниями в области протеинов, можно создавать препараты точного действия. Если мы знаем, как устроен активный центр фермента возбудителя болезни, который необходимо подавить, мы можем заранее смоделировать необходимое для этого химическое соединение.

Насколько лекарства, созданные на основе новых знаний, будут превосходить старые аналоги?

Они будут более действенны, менее токсичны. В идеале они вообще не должны иметь побочных действий. Ведь любой побочный эффект признак того, что препарат направлен не точно в цель. Это как точечные ракетные удары по возбудителям заболеваний. А традиционную лекарственную терапию можно сравнить с ковровыми бомбардировками.

Какие заболевания сегодня пытаются лечить, используя данные протеомики?

Прежде всего наследственные. Например, фенилкетонурию, приводящую к серьезному нарушению обмена веществ. Уже сейчас, имея весьма скромные знания о функциях белка, ее можно лечить. В ближайшее время могут быть найдены новые подходы к лечению диабета.

А как можно воздействовать на наследственные заболевания?

Предположим, в семье распространено наследственное заболевание. Если эта семья хочет иметь детей, то в не столь отдаленном будущем, взяв клетку отца и проведя с ней кое-какие манипуляции, дефект можно будет исправить. Затем этой клеткой производится оплодотворение, и ребенок рождается здоровым. Между прочим, лечить генетические дефекты у неродившегося человека гораздо проще, чем у уже рожденного.

Каковы перспективы протеомных исследований в онкологии?

Главная проблема чтобы лекарство попадало только в раковые клетки. На поверхности раковых клеток есть белки-маркеры, которые на нормальных клетках отсутствуют. Для каждого вида рака они свои. Лекарство должно иметь компонент, который реагирует избирательно на белок-маркер, связывается с ним и через него перебрасывает свой яд в раковую клетку. Лекарства будущего скорее всего будут работать именно по этому принципу принципу адресной доставки. Если, например, белок альфа-фетопротеин совместить с ядом, яд может действовать на раковые клетки целенаправленно.

В России ведутся разработки в этом направлении?

На альфа-фетопротеин возлагаются большие надежды. Вначале вообще считали, что это универсальный белок, связывающийся с любыми раковыми клетками. Его открыл Гарри Израилевич Абелев. Он сейчас работает в московском Онкологическом научном центре Российской академии медицинских наук на Каширке.

Средствами доставки белка занимается также мой учитель член-корреспондент Академии наук Евгений Сергеевич Северин. Он работает во Всероссийском научном центре молекулярной диагностики и лечения на Симферопольском бульваре. Кудеев Сергей Михайлович из Института биоорганической химии занимается генно-инженерным конструированием антител, которые в числе прочего предназначены для воздействия на раковые клетки.

А что может дать протеомика для борьбы со СПИДом?

СПИД это дело более отдаленного будущего. Пока все только в теории.

Российская наука переживает не лучшие времена. Как это сказывается на протеомике?

От недостатка идей наша наука никогда не страдала. Но сегодня науку нельзя делать голыми руками. У нас исследования пока носят локальный характер. Это закономерно.

Даже в Европе имеется всего 3-4 безупречно оснащенных научных центра. В Японии один такой центр. Несколько в США. К счастью, недавно правительство выделило деньги на один научный центр, соответствующий мировым стандартам. Стоит он 3 миллиона долларов. Руководит новым центром Александр Иванович Арчаков, директор Института биомедицинской химии РАМН. У нас в институте есть лаборатория, которая занимается идентификацией белков. Правда, пополнять ее новым оборудованием становится все труднее.

Как организованы исследования по протеомике в развитых странах?

В большинстве стран они находятся в руках медицинских фирм. Об этом нечасто говорят, но всем хорошо известно, что медицина это один из самых прибыльных мировых рынков. Новые методы разрабатываются в университетах на государственные средства. А затем ученый создает фирму и начинает развивать свои открытия в прикладном плане для диагностики, терапии. Потом он продает дело со всеми наработками более крупной фирме и зарабатывает на этом большие деньги.

Кто сейчас держит мировое первенство в протеомике?

По многим направлением США. А также Дания. Датчане здесь вообще первопроходцы. Они первыми занялись протеомными исследованиями на деньги Европейского союза. В Дании в 1990-х годах выросла школа масс-спектрометрии. Один из ее создателей, Матиас Манн, до сих пор человек номер один в европейских протеомных исследованиях. Но в будущем знания не будут принадлежать кому-то одному. Без международной интеграции в протеомике не обойтись.