Paranemic structures of DNA

Ещё в 50-е годы Фрэнсис Крик, Джеймс Уотсон и научный руководитель последнего Макс Дельбрюк, обсуждая проблему разделения двух нитей ДНК при репликации, говорили о двух типах в принципе мыслимых моделей этого полимера — plectonemic  и  paranemic:

In plectonemic models the two strands are wrapped around each other in a helix, making it impossible to simply move them apart without breaking the entire structure. In paranemic models (as in parallel) the two strands simply lie alongside one another, making them easier to pull apart.

ПлектоПаранемПонятно, что модель Уотсона и Крика — плектонемическая, и она не объясняет, как именно разделяются два сахарофосфатных тяжа. Поэтому с 70-х годов начали выдвигаться альтернативные — паранемические — модели. Много шума наделала тогда Side-by-Side model, которую предложили G. Rodley с соавторами (1976), а также независимо V. Sasisekharan and N. Pattabiraman (1976). Далее, моя структура (Лента-Спираль, the Ribbon Helix); её мы вместе с Райком Микельсааром из Тартуского университета строили, используя Тартуские объёмные пластмассовые модели (первая наша публикация: Л.И. Верховский, Р-Х.Н. Микельсаар. НОВАЯ СПИРАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ДВУХЦЕПОЧЕЧНОГО ПОЛИНУКЛЕОТИДА. Первая республиканская конференция по биофизике Молдавской ССР. Кишинев, 1984).

Были и другие авторы, считавшие двойную спираль ошибочной и пытавшиеся рассматривать паранемические модели. Назову только нескольких из них: T.T. Wu, K. Biegeleisen, C. Delmonte (привожу их иллюстрации):

ДНКпаранем

A paranaemic structure for the B form of DNA (ref. 4).  

 

 

 

 

 

40 лет моей гипотезе о ДНК

ДНКлестницаВ один поистине прекрасный апрельский день 1979 г. мне пришла в голову идея о новом строении молекулы ДНК. Я обратил внимание, что в книгах и учебниках ДНК часто схематично изображают в виде двух параллельных прямых линий (сахарофосфатные тяжи — на рис. слева), соединённых мостиками (пары оснований). Но ведь эти прямые можно закрутить в спирали, не перекручивая их друг с другом! И тогда проблемы разделения двух нитей ДНК (как в двойной спирали Уотсона и Крика — рис. справа) просто не будет. 

Я поделился идеей со знакомыми, которые имели хоть какое-то отношение к биологии-химии, и вскоре школьный товарищ, занимавшийся белками в химическом институте, сообщил мне, что вроде бы недавно кто-то уже предложил незакрученную модель ДНК (но точной ссылки не дал). Помню, тогда подумал: надо же — только откроешь что-то новое, как выясняется, что уже было. 

Нужно учесть, что в то время я почти совсем не знал английского языка (в школе и институте учил French), не был записан в библиотеки — черпал информацию из отечественной и переводной научно-популярной литературы, которой было много (и высокого качества). Пришлось записаться в ГПНТБ, потом в Ленинку. Стал смотреть реферативные журналы по молекулярной биологии, наконец встретил нужное — статья в новозеландском журнале. В каталогах это редкое издание отсутствовало, но одна добрая душа из академического института заказала для меня ксерокопию.

Читать далее

Научный Нью-Йорк в артефактах

Самый большой город США сыграл определяющую роль в развитии науки и образования этой страны. Наиболее отличившиеся деятели увековечены там в статуях и бюстах, мемориальных досках NewYorkBookи памятных табличках. Кроме того, имена многих людей присвоены университетам, институтам, музеям, библиотекам, кафедрам, зданиям, аудиториям… 

Всё это стало объектом внимания Иштвана и Магдольны Харгиттаи — авторов книги «New York Scientific: A Culture of Inquiry, Knowledge, and Learning» (Oxford, University Press, 2017); недавно я уже писал о книгах серии «Прогулки в городе N по памятным местам науки» супругов Харгиттаи (см. запись от 17.2.19). 

На каждой странице читатель видит несколько фото, а всего их в издании более 800. Изображения конкретного памятного объекта дополняются рассказом о связанных с ним учёных, организаторах науки, меценатах. Приводятся интересные факты, иногда даже анекдотические. Отдельные главы книги посвящены Рокфеллеровскому и Колумбийскому университетам, а также City of Medicine, говорится об их наиболее известных выпускниках. В общем, много узнаёшь и о The Big Apple, и об истории науки. 

Вот один из артефактов. На стр. 38 показан Nobel Obelisk, воздвигнутый в 2003 г. рядом с American Museum of Natural History. На нём высечены имена всех американцев, получивших Нобелевскую премию, и список продолжает пополняться по мере появления новых лауреатов. На сегодняшний день их, страшно сказать, около 340 (девальвация?), и мне лично показалось, что свободного места на обелиске уже не осталось (не рассчитали?).

ДНК: подход художника

В эпоху Возрождения наличие у художников научных интересов было обычным явлением, вспомним хотя бы Леонардо да Винчи (в этом году 500 лет со дня его смерти) и Альбрехта Дюрера. Да и в наше время подобные Homo universalis встречаются, например нидерландский художник-график Мауриц Эшер (1898—1972). Научные фактыМаркКуртис в их творениях получали новые, необычные интерпретации.

Сейчас в Англии живёт художник Mark Curtis, для которого источником вдохновения ещё в 90-годы стала двойная спираль ДНК. Видимо, на него большое впечатление произвёл тот факт, что один виток «винтовой лестницы» состоит из десяти «ступенек» (хотя в реальном полимере это строго не соблюдается) — Куртис решил, что эта десятерная симметрия лежит в самой основе строения ДНК. Такую симметрию отражает правильный десятиугольник, вокруг которого укладываются 10 правильных пятиугольников.

Он предположил, что этим пятиугольникам должны соответствовать пары оснований ДНК, а если классические уотсон-криковские пары на них не похожи, то их надо изменить. И он, не будучи химиком, стал искать другие возможные расположения оснований в комплементарных парах (с другими водородные связи между ними) — такие, которые дали бы ему нужную геометрическую форму. Когда он уложил найденные им новые пары в двойную спираль, то получил изменённую её конформацию (с полой трубкой внутри).

Читать далее

Памяти Манфреда Эйгена

Скончался известный немецкий химик, молекулярный биолог Manfred Eigen. Он родился в Бохуме в 1927 г. в Эйгенсемье музыканта, и в его собственной жизни игра на фортепьяно занимала значительное место. Под самый конец войны был призван в армию и служил в частях ПВО. Затем изучал физику и химию в Гёттингенском университете, получил степень доктора в 51-м. В том же городе работал в Институте физической химии, с 64 г. его директор. Исследовал кинетику сверхбыстрых химических процессов, для чего использовал короткие внешние импульсы — звуковые волны, резкие изменения температуры или параметров электрического поля, а затем наблюдал за релаксацией системы в новое равновесное состояние. За эти работы в 1967 г. М. Эйген получил Нобелевскую премию по химии, разделив её с Р.Норришем и Дж. Портером, — см. статью И.А. Леенсона «Манфред Эйген: измерение неизмеримого» в ХиЖ,  2014, № 7: <ЭйгенЛеенсон>.

В конце 60-х годов его научные интересы охватили проблему зарождения жизни. В 1973 г. у нас вышла его богатая идеями книга «Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул» (М.: Мир; оригинал 1971) с рисунком транспортной РНК в виде клеверного листа на обложке — важнейшей молекулы, как бы таинственного иероглифа самой жизни (можно вспомнить, что когда химику, тоже нобелиату Владимиру Прелогу подарили позолоченную модель скелета тРНК, он воскликнул: «Это – подпись Бога!»). Затем, в 1982 г. вышла книга Эйгена и П. Шустера «ГИПЕРЦИКЛ. Принципы самоорганизации макромолекул», но она не показалась мне особенно интересной. 

Читать далее

150 лет журналу «Nature»

В этом году отмечает свой полуторавековой юбилей один из старейших общенаучных журналов, знаменитый «Nature», первый номер которого вышел в ноябре 1869 года.

Nature1

Вот как начиналась Декларация о целях и задачах издания:

NATURE`S MISSION

The objective which it is proposed to attain by this periodical may be broadly stated as follows. It is intended, FIRST, to place before general public the grand results of scientific work and scientific discovery; and to urge the claims of science to move to a more general recognition in education and in daily life… SECONDLY, to aid scientific men themselves, by giving early information of all advances made in any branch of natural knowledge throughout the world, and by affording them an opportunity of discussing the various scientific questions which arise from time to time.

Читать далее

Прогулки по научной Москве

Супруги Иштван и Магдольна Харгиттаи — известные венгерские ученые, профессора Будапештского ХаргитСупругиуниверситета технологии и экономики. Они занимаются структурной химией, изучают строение молекул методом газовой электронографии.

Иштван (он выпускник химфака МГУ 1965 г.) один или в соавторстве с женой выпустил десятки книг, среди которых и чисто научные, например «Symmetry: A Unifying Concept» (1994), и связанные с историей науки, личностями учёных, скажем, Джеймса Уотсона и Эдварда Теллера. Также вышли уже шесть томов из серии Candid Science, в которых собраны их интервью со многими крупнейшими исследователями (на русский переведены две из них, о чём я писал — см. постинг от  12.6.17. В ХиЖ, 2006, № 7 было опубликовано интервью с И. Харгиттаи, оно есть на нашем сайте: <ХаргиттаиХиЖ>).

Теперь эта творческая супружеская чета задумала новую серию, которую они назвали «Прогулки в городе N по памятным местам науки». Или: «О чём рассказывают памятники ученым?». Ясно, что подобные артефакты тесно связаны с историей развития науки в данной стране, с социально-политической обстановкой в ней в соответствующие периоды времени. Эти связи авторы и пытаются раскрыть.

Читать далее

Репликатор

Наверное, примерно так Бог создавал человека

 <Репликатор>

Short looping gif showing the light printing fluid process

Я подумал: нельзя ли аналогично «материализовать» голограмму?

Ещё, мне кажется (без связи с Репликатором), что можно использовать ДВА лазерных луча так, чтобы полимеризация происходила только в точке их пересечения. Тогда сканированием удастся формировать тело нужной формы (образец вращать).

Личные итоги года

Год2018В уходящем году написал небольшую, но, думаю, очень важную статью «Истинная геометрия природы» (она имеется на этом сайте; её английский перевод выставил на портале ViXra). Перевёл на английский и там же разместил другие главные свои работы: «Двойная спираль или лента-спираль?»«Мемуар по теории относительности и единой теории поля», «Платоновы тела и элементарные частицы», «Субквантовая чехарда». Дам ссылки:

1. The True Geometry of Nature (Hypothesis)  viXra:1804.0311

2. DNA: the Double Helix or the Ribbon Helix? viXra:1803.0104

3. Memoir on the Theory of Relativity and Unified Field Theory (Second Version) viXra:1802.0136

4. Platonic Solids and Elementary Particles viXra:1802.0246

5. Subquantum Leapfrog viXra:1801.0379

*   *   *

Что касается шекспировской темы, то новых статей не написал, но отражал её в блоге. А моя книга

ШЕКСПИР: ЛИЦА И МАСКИ

 2-изд., 227 стр. продавалась в интернет- и «бумажных» магазинах, есть в продаже и сейчас. Надеюсь, появятся какие-то отклики: «Что за книга, которую даже не бранят?» (В.Г. Белинский).ОбложЛицаМаски

Ещё раз приведу её СОДЕРЖАНИЕ:

Читать далее

Памяти учёного: не стало А. Клуга

КлугОдин из основателей молекулярной биологии Sir Aaron Klug родился в Литве в 1926 г., рос и учился в ЮАР, в 1949-м переехал в Англию. В 52-м защитил диссертацию и начал работать в лондонском Биркбек-колледже под руководством Джона Бернала. Незадолго до этого там приступила к исследованию вируса табачной мозаики и получила его рентгеновские изображения Розалинд Фрэнклин; Клуг подключился к этой работе и  продолжил её после смерти Розалинд в 1958 г. — в итоге было установлено необычное спиралевидное строение вируса.

В 1978 г. Клуг стал одним из руководителей Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже, где он и его научная группа изучали различные вирусы, а также структуру хроматина (они открыли нуклеосомы) и других нуклеино-белковых комплексов. Ими был разработал новый метод исследования, т.н. кристаллографическая электронная микроскопия. За эти достижения в 1982 г. Клугу присудили Нобелевскую премию по химии.

*  *  *

Будучи ближайшим коллегой и другом Фрэнклин, Клуг стал свидетелем её работ по рентгенографии ДНК, повлиявших на поиски Уотсона и Крика модели ДНК. После безвременной кончины Розалинд он уделял много внимания раскрытию вклада этой замечательной исследовательницы и её взглядов на проблему.

Читать далее