25 апреля, Крымский федеральный университет. В знак признания важности генетики и научных достижений, сделанных в этой области, 25 апреля отмечается Международный день ДНК. Об истории и развитии знаний, связанных с двойной спиралью ДНК, рассказал доктор биологических наук, заведующий кафедрой молекулярной генетики и биотехнологий Крымского федерального университета Владимир Оберемок.

Ровно 70 лет назад биолог Джеймс Уотсон и физик Фрэнсис Крик помогли человечеству понять, как выглядит ДНК, не выполнив при этом ни одного эксперимента. Это послужило толчком для глубокого изучения и понимания важности наследственного материала человека, которое занимает умы многих исследователей до сих пор.

В 1869 году швейцарский биохимик Фридрих Мишер выделил ДНК и назвал полученное вещество «нуклеином». Кроме того, он показал, что эта макромолекула содержится исключительно в хромосомах. В тот период становления генетики существенный вклад в её развитие оказали монах Грегор Мендель и позже биолог Томас Морган, обнаружив первые закономерности в наследовании генетической информации.

В 1944 году Эрвин Шредингер в своей книге «Что такое жизнь?» напишет, что жизнь можно трактовать как систему хранения и передачи биологической информации, которая должна архивироваться в виде наследственного шифрованного кода. И чтобы понять жизнь, нужно взломать этот код. Книга автора привлечет к работе над этой задачей большое количество молекулярных биологов первой волны, включая Уотсона и Крика.

В том же году трое ученых Освальд Эвери, Колин Маклеод и Маклин Маккарти в экспериментах на пневмококках покажут, что генетическую информацию переносит именно ДНК. С этого момента постепенно в гонку расшифровки структуры ДНК включаются выдающиеся ученые того времени.

Через восемь лет, в 1952 году, австрийский ученый Эрвин Чаргафф установит, что азотистые основания аденин и тимин находятся в равных объемах в ДНК, как и гуанин с цитозином. В то же время аспирант Раймонд Гослинг сделает известный рентгеновский снимок ДНК, который войдет в историю как «Фото 51». На нем будет отчетливо видно, что ДНК имеет форму спирали. Год спустя Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик раскроют секрет двойной спирали ДНК, опередив всех в этой гонке. После было совершено много интересных и важных для человечества открытий, связанных с ДНК, но они стали производными от сделанного двумя талантливыми учёными.

Спустя полвека после открытия двойной спирали знаковым стало ещё одно событие. Крымский учёный в апреле 2008 года изобрел инновационный метод борьбы с насекомыми-вредителями на основе коротких антисмысловых фрагментов ДНК, который получил название ДНК-инсектицид, или олинцид.

«Наши исследования показали, что по сути ДНК – это не только молекула, которая управляет жизнедеятельностью клетки, находясь в ядре, а её можно использовать как активный инструмент воздействия на насекомых-вредителей в сельском хозяйстве. По сути, был поставлен знак равно между ДНК и инсектицидами, чего не было сделано ранее другими учеными. А это сразу давало огромные преимущества такому роду инсектицидов, и прежде всего избирательность в действии. До этого использовали различные фосфорорганические, хлорорганические соединения и другие вещества, которые были искусственно синтезированы или чем-то похожи на природные соединения. Таким образом мы создали новый класс инсектицидов, который полностью основывается на природной молекуле. Далее мы доказали, что на поверхности листьев есть очень тонкий нанослой ДНК, защищающий растение от насекомых-вредителей, и, по сути, данное изобретение – аналог того, что уже есть в природе, поэтому открытая нами технология защиты растений является природоподобной. Разработанные инсектициды действуют выборочно за счёт определенной комбинации азотистых оснований в ДНК, а их синтез может быть автоматизирован», – рассказал Владимир Оберемок.

Вторым значимым открытием ученых Крымского федерального университета стала олигонуклеотидная вакцина – разработка, которая однажды займёт своё место в истории.

«Тиофосфатная олигонуклеотидная конструкция выступает в роле вакцины, активизируя и врожденный, и приобретённый иммунитет к РНК-вирусам. Никто в мире до нас не предложил олигонуклеотидную вакцину в принципе, тем более такую, где бы соединились сразу две части в единой конструкции. Если в будущем будет показано, что антитела, выработанные в ответ на нашу вакцину, способны проникнуть в клетку и атаковать там нуклеиновую кислоту вирусов в процессе их размножения – наше исследование получит статус прорывного в лечении вирусных заболеваний. Это также означает, что такая вакцина будет обладать длительным операционным сроком действия и будет доступной. Для меня очень важно не отступать, быть терпеливым, несмотря ни на что продолжать работу и быть уверенным, что и для твоего открытия однажды сойдутся звёзды», – добавил Владимир Оберемок.

Интересно, что все исследования, которые проводятся учёными и молодыми специалистами под руководством Владимира Оберемка в стенах Крымского федерального университета получили называние «симферогеномика». В переводе с греческого это означает геномику, приносящую пользу, а также является своего рода реверансом в сторону города Симферополя, где и зародилось данное направление.

Для человечества за семьдесят лет изучения ДНК было сделано много хорошего: учёные поняли, как устроен геном человека, что такое генетические заболевания, разработали методы их диагностики и начали их лечить, создали безопасные способы контроля численности вредителей и совершили немало других открытий, но на этом изучение одной макромолекулы не заканчивается, а только набирает обороты.

Текст: Анастасия Чебанова
Фото: Ксения Гасица
Пресс-служба КФУ