С полисахаридами под боком

Всероссийская конференция «Фундаментальная гликобиология» (0+) проводится один раз в два года в разных городах и регионах России. Первая состоялась в 2012 году в Казани, ну, а на этот раз ученые, занимающиеся исследованиями в области гликобиологии, собрались в Мурманске. Посланцы из Москвы, Подольска, Санкт-Петербурга, Гатчины, Владивостока, Казани, Новосибирска, Томска, Сыктывкара, Саратова, Симферополя прибыли самолично, никакого участия онлайн. Встретиться, обменяться мнениями, поделиться опытом, поговорить, завязать контакты, поддержать старую дружбу, ну и увидеть наш Крайний Север во всей его осенней красе (для участников запланирована экскурсия в Териберку) - этого, пожалуй, более чем достаточно, чтобы взять билет на самолет до Мурманска.

Что же это за наука - гликобиология? Журналисты допрашивали участников с пристрастием. Особый упор - на разъяснении простыми словами что, зачем, почему. Ученые терпеливо объясняли.

Светлана Деркач, профессор, главный научный сотрудник Мурманского арктического университета:

- Гликаны, или углеводы, это природные вещества - полисахариды, которые существуют в наших клетках, во всех живых клетках, начиная от растений. Это те вещества, которые во многом определяют функционирование живого организма. В настоящее время очень актуальным является применение гликанов в медицине. Вопросы физиологии и вопросы медицины развиваются параллельно с этой наукой. Вообще фундаментальные науки позволяют раскрыть те закономерности, которые протекают в здоровом организме или пораженном некоторыми заболеваниями.

Деркач объяснила также, почему местом проведения шестой конференции был выбран именно Мурманск, а также Мурманский арктический университет, который выступил организатором мероприятия. Оказывается, в МАУ ведутся исследования в области полисахаридов. Что опять же не случайно. В Мурманске - морском городе - очень развиты научные направления, в том числе прикладные, связанные с переработкой морских биоресурсов, которые являются одним из источников полисахаридов.

Как она отметила, в Мурманской области гликаны изучают также в Мурманском морском биологическом институте и Полярном научно-исследовательском институте морского рыбного хозяйства и океанографии имени Н. М. Книповича, с которыми университет сотрудничает много лет. Совместно с последним идет работа по получению и изучению таких полисахаридов, как хитин, хитозан, альгинат натрия. Вот и на этой конференции в первый ее день Светлана Деркач выступила с докладом о хитине.

В подготовке конференции партнерами МАУ помимо названных учреждений стал и Кольский научный центр РАН.

Эта загадочная целлюлоза

- Мне иногда кажется, что мы с вами не осознаем, до какой степени в углеводном мире мы живем, - призналась доктор биологических наук профессор Казанского института биохимии и биофизики ФИЦ «Казанский научный центр» РАН Татьяна Горшкова.

- Когда обычно произносят слово «углеводы», народ вспоминает калории, диеты, - отмечает Татьяна Анатольевна. - На самом деле углеводы - важнейшие компоненты биосферы, самые в ней распространенные. Их синтезируется очень много, они выполняют безумное количество разнообразных функций. Устроены углеводы намного сложнее, чем все известные ДНК и белки, которые на сегодняшний день считаются венцами творения.

У сложных углеводов гораздо более разнообразное строение, - продолжает она, - серьезнее возможности в регуляции самых разных процессов. К примеру, очень широко распространенные в природе структурные полисахариды, такие как целлюлоза, синтезируются каждый год в количестве порядка 100 миллиардов тонн в биосфере. Это примерно в 1000 раз больше, чем масса всего человечества. Каждый год! Это самое масштабное возобновляемое сырье. Почти такую же распространенность имеет хитин, который активно изучается у вас в Мурманске.

И вот представьте себе, что у той самой целлюлозы, наиболее распространенной в биосфере, до сих пор совершенно не познана машина синтеза, ни разу не выделен соответствующий фермент, до сих пор не охарактеризован. Вот до какой степени сложно все это устроено в растительной клетке, - объясняет профессор.

Как подчеркнула Горшкова, даже на фоне постгеномных открытий, когда стали доступны последовательности ДНК и можно получать какие-то рекомбинантные белки, на фоне всего этого биосинтез целлюлозы сейчас понимается несопоставимо масштабнее и несопоставимо глубже, чем это было еще 10 лет назад.

Из открытий последнего времени в медицинской сфере она затронула тему создания антител с использованием углеводных составляющих молекул.

- Тот же всем известный ковид, - приводит пример ученый. - Мы его представляем в первую очередь как белковый аспект. А на самом деле у него есть углеводная шуба, которая во многом определяет его взаимодействие с окружением. И это тоже изучается в последнее время. Или взять модную нынче гиалуроновую кислоту, повсеместно применяемую в косметике. Гиалурон - это тоже углеводы.

Знание об узнавании

Доктор химических наук, профессор, заведующий отделом химической биологии гликанов и липидов, главный научный сотрудник лаборатории углеводов московского Института биоорганической химии имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН Николай Бовин подробнее рассказал, как они работают с антителами.

- В нашей лаборатории мы занимаемся и самими углеводами, и углеводосвязывающими белками. Белки, которые взаимодействуют в клетке с углеводами, не менее важны, чем сами углеводы. Наиболее важное и интересное  - это, конечно, само взаимодействие, узнавание углеводов белками. Есть ли здесь какие-то закономерности, есть ли так называемый углеводно-белковый код? И как можно это узнавание, знание об этом узнавании, приложить, например, к лечению рака?

В частности, мы изучаем углеводосвязывающие белки - это антитела, которые участвуют в онкологических процессах и помогают иммунной системе бороться с заболеванием, причем антитела начинают появляться сильно загодя до того, как опухоль разовьется в значительной степени. То есть она еще крохотная, ее нельзя найти другими способами, а иммунная система на нее уже прореагировала. Эти ранние антитела - предпосылки для ранней диагностики. Но их никак не могут найти.

Кроме того, антитела можно использовать и для лечения рака. Вообще у человека есть отработанный тысячелетиями механизм борьбы с опухолью. Ведь опухолевые клетки образуются в нашем организме каждую секунду, попадают в кровоток и... уничтожаются. В том числе антителами, которые иммунная система придумала как предсуществующие. Они есть с первого года жизни. Их функции - узнавать опухолевые клетки, точнее - углеводы на этих клетках. Соответственно, если мы найдем эти антитела, то можем их использовать для лечения рака. И это будет гораздо более эффективный инструмент, чем антитела, которые производят сейчас генно-инженерным способом. Которые нарабатываются на мышах.

Николай Бовин посетовал, что журналисты обращают на гликаны меньше внимания, чем на геномы и протеомы. Но, как выясняется, углеводы по своей сложности и участию в устройстве мира могут переплюнуть общепринятые венцы творений.

А вот писать про гены легче, сейчас каждый может узнать цепочку генов на рисунке, а вот взять ту же целлюлозу с ее непознанными механизмами биосинтеза... Не знаешь, что и писать о непознанном. Сами ученые признаются, что работать с углеводами сложно, результаты достигаются гораздо медленнее, и они получаются не такими кричащими, как, скажем, в случаях с геном человека.

Но, повздыхав и поохав о тяжести своего труда, ученые, имеющие дело с гликанами, в один голос с удовлетворением признают, что это того стоит.