Продовжують життя. За що дали Нобелівську з хімії

Френсіс Арнольд отримала Нобелівську з хімії

Вчені Френсіс Арнольд, Джордж Сміт і Грегорі Вінтер змогли взяти еволюцію під свій контроль.

Нобелівську премію з хімії в 2018 році дали Френсіс Арнольд - за роботи щодо еволюції ферментів, а також Джорджу Сміту і Грегорі Вінтеру за створення так званого фагового дисплея пептидів і антитіл.

У повідомленні Нобелівського комітету йдеться, що нинішні лауреати премії з хімії змогли "взяти під контроль еволюцію і використовувати її на благо людства", а їх відкриття застосовуються для "створення нових матеріалів, виробництва стійкого біопалива, боротьби з хворобами і порятунку життів".

Їхні праці широко застосовуються в медицині, дозволяючи отримувати нові хімічні речовини - зокрема, нові ліки і, в тому числі, проти раку, препарати, що подовжують життя людини, екологічне паливо. ЗМІ розповідають подробиці.

Еволюція ферментів

Метод, розроблений Арнольд в 1993 році, називається спрямована еволюція ферментів. Він полягає в тому, що в послідовність гена, що кодує синтез цього білка, випадковим чином вносять мутації, після чого вибирають білок з потрібними властивостями, наприклад, зі збільшеною активністю.

Зараз за допомогою нього можна отримувати велику кількість різних ферментів, які використовуються як у біопаливі, так і при виробництві лікарських препаратів.

Ген можна закодувати так, щоб ферментував не глюкозу, як зазвичай, а близькоспоріднену молекулу - галактозу. Невідомо, що саме потрібно для цього змінити, проте відомо, в якій частині ферменту повинні відбутися ці зміни.

Тому вчені діють методом підбору: створюються бібліотеки, в яких зібрані різні варіанти цього гена з різними мутаціями.

Цей ген підсаджується в бактерію, яка повинна провести потрібний фермент. У живих залишаються тільки ті бактерії, які виробляють найефективніші ферменти. Це і є еволюційний процес, тільки систему відбору та умови створюються вченими.

Як відомо, ферменти можуть регулювати будь-які хімічні процеси в оганізму - від зростання клітин до формування органів. Метод Арнольд може привести до появи нових властивостей організму: збільшення тривалості життя, стійкості до хвороб, еволюційних змін.

Еволюція антитіл

Метод, розроблений Смітов і Вінтером у 1980-х роках, отримав назву фаговий дисплей. Він використовується для спрямованої еволюції щодо антитіл.

Йдеться про бактеріофаги - віруси, які можуть заражати бактерії. У них на поверхні є білки, куди можна вбудувати код іншого білка. Наприклад, функціональну частину антитіл.

У результаті, вченим вдалося вбудовувати не один, а цілу популяцію дуже схожих генів, наприклад, таких, що кодують всі антитіла людини.

Таким чином можна отримати цілу бібліотеку антитіл, з якої можна відібрати найпотрібніше і активне антитіло, а з нього зробити медичний препарат.

Такі ліки вже кілька років є на ринку: терапевтичні антитіла проти раку, для лікування ревматоїдного артриту, псоріазу та інших аутоімунних захворювань.

У 2017 році лауреатами Нобелівської премії з хімії стали швейцарець Жак Дюбоше, американець Йоахім Франк і британець Річард Хендерсон. Вони отримали премію за розробку кріоелектронної мікроскопії - методу вивчення матерії за допомогою надшвидкого заморожування.