Биоинформатик Михаил Гельфанд о методике изучения клетки в целом, разных подходах в системной биологии и перспективах развития фармакологии.
Новые технологии секвенирования, новые технологии определения последовательности нуклеотидов в геномах, на самом деле можно применять не только для того, чтобы изучать сами геномы, но и изучать то, как устроена клетка, индивидуальные взаимодействия в клетках. И в последние годы появилось много экспериментальных техник, в основе которых лежит определение последовательности нуклеотидов в фрагментах генома, но изучаете вы при этом не геном, а всякие взаимодействия, которые в клетке происходят. Эту область принято называть системной биологией, в том смысле, что вы смотрите на клетку как на целостную систему, не на отдельный ген или белок, а сразу на все белки и взаимодействия.
Почему геномы одинаковые, а ткани и клетки разные? Ответ: потому что в них разные гены работают. У нас 25 тысяч генов, белок кодирующих, есть еще РНК-е гены. И нет такого, чтобы все гены в каждой клетке работали одновременно. И индивидуальность клеток, ткани, определяется тем, какие гены в них работают, какие молчат. И вы можете просто смотреть, какие гены работают, с каких считывается информация, насколько интенсивно это считывание происходит. Вы можете смотреть на то, какие белки взаимодействуют с ДНК, это тот же самый прием, что и при анализе пространственной структуры. Вы берете много клеток, химически пришиваете белки к ДНК, те белки, которые в данный момент взаимодействовали с ДНК, оказываются пришиты плотно, потом режете ДНК, тянете за белки, которые к ней пришились, и определяете те последовательности, которые вытянулись вместе с этими белками. Сравниваете с геномом и видите, что конкретный белок, за который вы тянули, связан с геномом в таком-то наборе мест, с такой-то интенсивностью.
С одной стороны, мы стали понимать гораздо больше, мы впервые можем начать задумываться про то, как клетка устроена в целом, не как она выглядит, не то, что мы видим под микроскопом, а как в ней устроены молекулярные взаимодействия, как устроены все механизмы, сигнальные пути, работа генов, включения-выключения. А с другой стороны стало ясно, как много мы не понимаем. В абсолютном исчислении мы стали намного умнее, а в относительном - намного глупее, потому что мы увидели, что то, про что мы понимали довольно хорошо, и осталось только немного доделать, оказалось, что там гораздо больше еще всего есть. Наше непонимание биологии очень сильно усилилось.
Видео: http://postnauka.ru/video/19068
Михаил Гельфанд
доктор биологических наук, профессор, заместитель директора Института проблем передачи информации РАН, член Европейской Академии, лауреат премии им. А.А. Баева
