My hypothesis about the structure of DNA in English

This month, the scientific world marks the 65th anniversary of the famous article in `Nature` by Watson and Crick on the structure of DNA (just one page), as well as the 90th anniversary of James Dewey Watson.

УотсонКрик

ДНК-Схема

In 1999 I published in the Russian popular science journal `Chemistry and Life` (No 9) the article in which has proposed another model of the DNA molecule (the idea itself has come to my head in spring 1979).

Now it is presented in English: <RibbonHelix>.

 

Abstract

The well-known difficulty of the Watson-Crick model gives the right to assume its incorrectness. An alternative model of the structure of the DNA molecule called a ribbon helix is proposed. Unlike the double helix, in it two chains are not intertwined, but go in parallel; unlike another earlier proposed structure, the so-called side-by-side model, it differs in that it has a homogeneous, dextrorotatory character. The advantages of the proposed structure are shown.

Памяти цитолога Гюнтера Блобела

Ужёл из жизни известный исследователь внутриклеточного транспорта молекул, нобелиат 1999 года Г. Блобел. Он родился в Германии в 1936 г. Окончил в 1960 г. университет в Тюбингене, защитил докторскую в США, с 1967 г. работал в БлобельРокфеллеровском университете (с 1983 г. — профессор).

Будучи ребёнком, Блобел в 1945 г. стал свидетелем  разрушения Дрездена от бомбардировок. В 1990-х он основал благотворительную организацию «Друзья Дрездена», цель которой восстановить этот город, а также культурные объекты в других частях Германии; он пожертвовал на это всю свою Нобелевскую премию.

В «Новостях науки» январского номера ХиЖ за 2000 г. я писал об очередных лауреатах главной научной премии.

ФИЗИОЛОГИЯ И МЕДИЦИНА

Лауреатом стал 63-летний немец Гюнтер Блобел, уже более 30 лет живущий в США, за исследования внутриклеточного распределения и транспорта белков. Он работает в Рокфеллеровском университете Нью-Йорка, два сотрудника которого — К. де Дюв и Дж. Паладе уже получили в 1974 г. высшую научную награду именно за изучение структурной и функциональной организации клетки (Блобел считает Паладе своим учителем).

Читать далее

Памяти биолога Джона Салстона

СалстонВ возрасте 75 лет умер известный английский учёный, молекулярный биолог Sir John Edward Sulston. Он родился в Кембридже в семье священника, с детских лет интересовался естественными науками. Окончил Кембриджский университет в 1963 году, как постдок несколько лет проработал в Институте Солка в Калифорнии; затем Фрэнсис Крик и Сидней Бреннер пригласили его в Кембридж.

В 2002 году вместе Сиднеем Бреннером и Робертом Хорвицем он получил Нобелевскую премию за открытия в области генетического регулирования эмбрионального развития. Ему удалось полностью описать порядок деления эмбриональных клеток нематоды C. elegans, проследить судьбу абсолютно всех клеток в процессе развития этого червя. Он также возглавлял коллектив британских специалистов, расшифровавших треть человеческого генома в международном проекте «Геном человека». После завершения этого проекта Салстон активно выступал против патентования генетической информации человека — за открытый доступ к ней для всех; он возглавлял Институт Сенгера  (геномный исследовательский центр в Англии) с 1992 по 2000 год.

В ХиЖ (2003, № 1) в «Новостях науки» была моя заметка о Нобелевских премиях за 2002 г. Приведу её (в сокращении):

ФИЗИОЛОГИЯ И МЕДИЦИНА

Читать далее

А. Корнберг о роли биохимии

В этом году исполняется сто лет со дня рождения Артура Корнберга (1917—2007) — одного иКорнбергФото2з самых известных биохимиков прошедшего века. Он родился в Бруклине в семье иммигрантов из польской Галиции, окончил школу в 15 лет, перескочив несколько классов. Далее учёба в медицинской школе и степень доктора в 1941 г. Во время войны служил врачом на корабле береговой охраны.

Затем начались годы его научной стажировки, работа с замечательными учёными — Северо Очоа (в 1959 г. они вместе стали нобелиатами «за открытие механизмов биологического синтеза рибонуклеиновых и дезоксирибонуклеиновых кислот») и супругами Кори — и долгий плодотворный период собственных исследований сначала в университете Вашингтона, а с 1959 г. в Стэнфорде.

Вот одно из его высказываний: «Half of what we know is wrong, the purpose of science to determine which half». Любопытно, что его сын Роджер Корнберг (р. 1947) стал тоже биохимиком и тоже лауреатом Нобелевской премии (2006, по химии).

Итак, главные достижения А. Корнберга относятся к проблеме ферментативного синтеза ДНК, и, конечно, в период моего увлечения «самой главной молекулой» его книга «Синтез ДНК» (М.: Мир, 1977) находилась у меня в шкафу на видном месте. А в 2002 г. я перевёл опубликованный его доклад 1994 года «Жизнь как химия», и этот материал под заголовком «Биохимия на рубеже веков» был напечатан в ХиЖ (2002, № 12). Он представлен на нашем сайте: <Корнберг>.

Кстати, известны и другие пары родитель-ребёнок среди нобелевских лауреатов. Четыре в физике: ТомсоныДжозеф Джон (1906) и Джордж (1937); БрэггиУильям и Лоуренс (одновременно, 1915); БорыНильс (1922) и Оге (1975). Ганс фон Эйлер-Хелпин (1929, по химии )и Ульф фон Эйлер (1970, по физиологии и медицине). Целое семейство: Пьер Кюри (1903, по физике), его жена Мария Склодовская-Кюри (1911, по химии), их дочь Ирен Жолио-Кюри со своим мужем Фредериком Жолио (1935, по химии).

Ламаркизм: pro et contra

В связи с развитием эпигенетики в центре внимания биологов снова оказалась старая проблема наследования приобретённых признаков (НПП). Как известно, в нашей стране с ней связаны тяжёлые, трагические последствия вмешательства в науку политики, поэтому тема продолжает оставаться болезненной. Велика инерция установившихся (с победой синтетической теории эволюции) представлений, и тут требуется свежий взгляд. Им, как выяснилось, обладает известный генетик д.б.н. Лев Анатольевич Животовский (р. 1942).

По образованию он математик — кончил мехмат МГУ, занимался теорией игр и задачами оптимизации, был Живот-скийредактором перевода книги Дж. фон Неймана и О. Моргенштерна «Теория игр и экономическое поведение» (М.: Наука, 1970). В 1968 г. защитил кандидатскую по дифференциальным уравнениям, после чего изменил направление деятельности, обратившись к биологии — математическому моделированию селекционно-генетических процессов в популяциях сельскохозяйственных животных. Работал в нескольких биологических НИИ,  в 1982 г. защитил докторскую, с 2006 г. — завлаб в Институте общей генетики РАН (исследует популяции лососевых и других рыб, руководитель многих научных экспедиций на Дальний Восток).

Животовский интересуется общими биологическим проблемами. Опубликовал в ХиЖ (2003, № 4) статью «Ламарк был прав» (представлена на нашем сайте:  <ЛамаркПрав>). А в 2014 г. выпустил небольшую книгу «Неизвестный Лысенко» (я писал о ней: <НеизвЛысенко>), в которой попытался дать более объективную картину деятельности Т.Д., отметив как его практические достижения, так и правильную позицию в вопросе НПП (чего не было у его оппонентов-генетиков). Публикация книги вызвала резкую критику со стороны традиционно мыслящих биологов и, особенно, историков науки. Видимо, данная книга преждевременна, ибо решающий перелом в проблеме НПП, то есть смена парадигмы, ещё не произошли.

Памяти химика проф. Г. Сторка

В возрасте 95 лет скончался известный американский химик, один из асов органического Сторк1синтеза почётный профессор Колумбийского университета Гилберт Сторк (Шторк). Он родился в Бельгии, рос во Франции, а перед войной семья переехала в США, где, окончив Университет во Флориде, Сторк стал химиком-органиком.

Ещё в молодости ему попалась статья про сложное соединение хинин (его формула C20H24N2O2). Это алкалоид с сильным горьким вкусом, обладающий жаропонижающим и обезболивающим свойствами, а также выраженным действием против малярийных плазмодиев. Поэтому в течение длительного времени его использовали как основное средство лечения малярии; кроме того, применяли и в пищевой промышленности. Вещество выделяют из коры хинного дерева, растущего в Южной Америке.

Chinin.svg

 

Сторк загорелся целью получить его в лаборатории. За последующие десятилетия Хинининтенсивных поисков учёный разработал многие тонкие методы стереоселективного синтеза. И в 2001 г., то есть через 60 лет после первого знакомства с проблемой, настал его звёздный час: возглавляемая им группа химиков впервые осуществила полный синтез хинина! Об этом достижении говорилось в моей заметке «Хит химии — хинин» в «Новостях науки», ХиЖ (2001, № 12): <Шторк>.

До конца своей жизни Сторк продолжал «творить» гормоны, простагландины, противораковые препараты.

Эпигенетика: помеченные гены

В 1990 г. был начат масштабный международный проект «Геном человека» (завершён в первом десятилетии нашего века), цель которого — расшифровать последовательность нуклеотидов в геноме человека, то есть определить её первичную структуру. И в этот же период оформилась новая наука эпигенетика. Она исследует модификации ДНК (а также другие клеточные факторы), не затрагивающие её первичную структуру, но которые влияют на считывание генов и могут наследоваться при делении клетки. И в 1999 г. начали реализовывать ориентированный на медицину международный Human Epigenome Project, его задача — изучить метилирование ДНК в клетках разных тканей людей разного возраста с разными заболеваниями; работы по нему продолжаются, новые результаты публикуются.

ВанюшинОдин из признанных основателей эпигенетики — д.б.н. проф., член.-корр. РАН Борис Фёдорович Ванюшин (р. 1935), возглавляющий отдел молекулярных основ онтогенеза в НИИ ФХБ имени А.Н. Белозерского МГУ. Ещё в 60-е годы он выяснил, что ферментативное метилирование ДНК регулирует фактически все генетические процессы, играет важнейшую роль в онтогенезе и старении; Ванюшин изучил многие его аспекты и детали. 

Большая его статья «Материализация эпигенетики, или Небольшие изменения с большими последствиями» была опубликована в ХиЖ (2004, № 2) и теперь представлена на нашем сайте:  <ВанюшинЭниген>. Автор закончил её такими словами: «Век двадцатый был веком торжества генетики. Нет сомнений в том, что век нынешний по праву — век эпигенетики».

Эпигенетика бурно развивается, и Борис Фёдорович продолжает активно работать в этой области; так, в 2017 г. вышла его с соавторами статья «Aging as an Epigenetic Phenomenon» в журнале «Current Genomics».

«Двойная спираль» Дж. Уотсона

Перевод маленькой книжки Джима Уотсона вышел у нас в 1969 г. — всего через год после появления оригинала. Я был тогда студентом, книгу приобрёл и, с интересом читая её, никак не предполагал, что ровно через 10 лет строение ДНК вдруг окажется в самом центре моих интересов: в 1979 г. мне пришла в голову идея, что модель Уотсона и Крика не вполне верна (см. статью «Двойная спираль или лента-спираль?», ХиЖ, 1999, № 9: <Лента-спираль>.). После чего я много раз обращался к этой книге, стараясь понять из неё, то есть узнать из первых рук, каким образом, по каким причинам произошла обнаруженная мной ошибка. Кстати, книгу перевели М. Брухнов и А. Иорданский, и опять же совершенно невозможно было представить, что через 20 с небольшим лет я буду сидеть в одной комнате с Алексеем Дмитриевичем Иорданским (покойным) в редакции ХиЖ.ДвойнСпир

Конечно, я обратил внимание на необычный стиль книги. Как правило, в биографических книгах об учёных, скажем, серии ЖЗЛ, авторы несколько идеализируют своих героев, стремясь показать и величие самого процесса поиска истины, и участвующих в нём людей; если же сами учёные пишут автобиографические книги, то они стараются изобразить себя в лучшем свете. А тут автор, не стыдясь (с пеписовской откровенностью, как заметил Лоуренс Брэгг), раскрывает не очень симпатичные собственные (и своего соавтора открытия) черты и поступки. Понятно, что в жизни так оно чаще всего и происходит, как он изложил, но Уотсон представил это как норму (моральную), то есть как бы понизил планку. Можно сказать, что его книга — игра на понижение.

Предложенная Уотсоном и Криком структура правильно отразила две главные черты ДНК — её двухцепочечность и комплементарность пар оснований в ней, что и определило выдающееся значение двойной спирали. Однако ДНК настолько важна — сотни лабораторий десятки лет изучают её различные свойства, — что любое искажение её вида (необоснованная перекрученность тяжей) отрицательно сказывается на всей молекулярной биологии, тормозит её прогресс уже более 60 лет.

Памяти проф. Л.В. Белоусова

В сентябре не стало яркого исследователя и замечательного педагога, профессора кафедры эмбриологии биофака МГУ Льва Владимировича Белоусова. Он родился в 1935 г.Белоусов, его отец — известный геолог В.В. Белоусов, мать Н. А. Гурвич — искусствовед, дочь биолога Александра Гавриловича Гурвича, обогатившего науку несколькими оригинальными концепциями .

В 1957 году Л.В. окончил биолого-почвенный факультет МГУ. Основным направлением его научной деятельности стало изучение морфогенеза животных, он развивал идеи о роли в этом процессе механических напряжений (морфомеханика, как он называл свой подход). Сформулировал «динамический закон морфогенеза«, суть которого в том, что любая часть зародыша отвечает на вызванное какой-либо внешней силой механическое напряжение активной реакцией, направленной на восстановление исходного состояния, но при этом действующей с «перехлёстом» (гипервосстановление); оказалось, что этот принцип способен многое прояснить. Учёный интересовался также биофотоникой, биолюминесценцией (вспомним «митогенетические лучи» А.Г. Гурвича).

Белоусов несколько десятилетий читал курс общей эмбриологии для всех студентов биофака, а также вёл спецкурсы на кафедре эмбриологии. Он автор учебников, особенно известен «Основы общей эмбриологии» (2005). Я слышал доклады Л.В. на семинарах.

Мне довелось и лично общаться с Львом Владимировичем, когда занимался (как редактор) его статьёй «Сила, управляющая зародышем» про морфомеханику; она опубликована в ХиЖ (1997, № 3): <Белоусов>. В том же номере в рубрике «Фотоинформация« был представлен материал сотрудницы Белоусова Н.Н. Лучинской «Модель живого эмбриона»

А в 1994 г. в журнале «Rivista di Biologia — Biology Forum», v. 87 (1) напечатано его небольшое эссе «Russian biology: a personal outlook». Несколько фрагментов:

Читать далее

Эпигенетика в начале 21 века

На рубеже веков чётко оформилось новое научное направление — эпигенетика (термин был предложен английским биологом Конрадом Уоддингтоном ещё в 1942 г.). Если генетика изучает процессы, которые ведут к изменениям в генах, в ДНК, то эпигенетика исследует изменения активности генов, при которых первичная структура ДНК остается прежней. Как выразился другой английский учёный нобелиат Питер Медавар, «генетика предполагаета эпигенетика располагает».

К. УОДДИНГТОН (1905--1975)

Конрад Уоддингтон     (1905—1975)

Сэр Питер Медавар (1915--1987)

          Сэр Питер Медавар                       (1915—1987)

Однако роль эпигенетки в эволюции ещё мало понята, что обсуждалось в моей давней статье «Этюды о биологической памяти» (ХиЖ, 1984, № 2):  <Биол. память> .

Сейчас исследования в этой области идут широким фронтом, причём они охватывают и медицинские аспекты. О состоянии таких работ в самом начале века говорилось в моём маленьком обзоре (по материалам «Nature», 2003, v.421, p.686), опубликованном в «Новостях науки» (ХиЖ, 2003, № 12):

Медицинская эпигенетка

Давно замечено, что многие заболевания носят врожденный характер, и для некоторых из них уже найдены четкие молекулярные причины — мутации в определенных генах. Но в последние годы накопились данные, которые не укладываются в концепцию мутаций. Так, нередки случаи, когда только один из однояйцевых близнецов в сходных условиях заболевает шизофренией, а эта патология считается наследственной. Известны злокачественные опухоли, когда ДНК раковых клеток не содержат мутаций, и онколог А. Фейнберг из Института Джонса Хопкинса в Балтиморе считает этот факт обнадеживающим: ведь нормализовать работу клетки должно быть проще в том случае, если ее генотип неизменен.

Читать далее