НАУКА и ОБЩЕСТВО 2025. НАУКА. 21
107 • Двойная спираль прощания: наследие Джеймса Уотсона
• Стимулируют рост стволовых клеток. Наночастицы из фосфата церия помогут лечить труднозаживающие раны
• В МГУ построили компьютерную модель «починки» ДНК
• Ученые обнаружили РНК мамонта возрастом 40 000 лет, в которой сохранилась важная информация
• Биологи нашли универсальный предел роста жизни
• В России обнаружили 60 новых вирусов. Знания о них помогут предотвратить пандемию
Двойная спираль прощания: наследие Джеймса Уотсона
В возрасте 97 лет скончался американский биолог, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине Джеймс Уотсон. Об этом сообщила газета The New York Times (NYT) со ссылкой на его сына Дункана Уотсона. В возрасте 25 лет Уотсон совершил одно из самых значимых открытий XX века, которое легло в основу современной генетики.
«Роль доктора Уотсона в расшифровке ДНК, генетического кода жизни, могла бы сделать его одним из самых выдающихся ученых XX века», — говорится в материале. По данным издания, ученый умер в хосписе в Нью-Йорке, куда он был переведен из больницы после прохождения курса лечения от инфекционного заболевания.
Джеймс Дьюи Уотсон родился в Чикаго в 1928 году. В 1962 -м он получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине вместе с Фрэнсисом Криком и Морисом Уилкинсом за моделирование двойной спирали ДНК и определение ее структуры.
Уотсон считается одним из отцов молекулярной биологии и генетики. Его работа позволила понять механизм хранения и передачи генетической информации. С 1968 года в течение 35 лет руководил лабораторией Колд Спринг Харбор в Лонг-Айленде. В 1990-м ученый участвовал в запуске проекта «Геном человека» по расшифровке последовательности человеческой ДНК. В 1994 году он также получил Большую золотую медаль им. Ломоносова, которую выдает Российская академия наук, за выдающиеся достижения в области молекулярной биологии.
В 2007 году Уотсона отстранили от руководящих должностей и лишили большинства почетных титулов. Причиной стали слова ученого о том, что интеллектуальные способности европеоидной и негроидной рас различаются из-за генетики. Это высказывание привело к изоляции исследователя в научном сообществе.
https://m.business-gazeta.ru/news/687239
https://www.nytimes.com/2025/11/07/science/james-watson-dead.html
Ученые создали метод проектирования «сжатых» генетических схем для сложных решений внутри клетки
Международная команда исследователей представила новый метод создания компактных и сложных генетических цепей, способных на многоуровневое принятие решений. Разработка, описанная в статье от 24 октября 2025 года, интегрирует последние достижения в области экспериментальной биологии («wetware») и программного обеспечения.
Новый подход представляет собой прогностическую framework-систему для проектирования, которая объединяет биологические компоненты с вычислительными инструментами. Это позволяет создавать более эффективные и сложные генетические схемы, оптимизированные для выполнения задач с несколькими состояниями внутри живых клеток.
Ключевой прорыв заключается в «сжатии» генетической информации: методика позволяет создавать компактные цепи, которые, тем не менее, способны обрабатывать множество входных сигналов и продуцировать точные результаты. Исследователи подчеркивают, что объединение биологических и вычислительных методик крайне важно для создания масштабируемых решений в области генетического программирования.
В среднем получаемые схемы сжатия с несколькими состояниями примерно в 4 раза меньше канонических генетических схем инверторного типа. «Средняя погрешность наших количественных прогнозов для более чем 50 тестовых случаев составляет менее 1,4 раза. Кроме того, мы успешно применили эту технологию для прогнозирования рекомбиназной генетической схемы памяти и для управления потоком через метаболический путь с заданными значениями».
Разработка открывает значительный потенциал для применения в биотехнологиях, медицине и биоинженерии, где требуются сложные запрограммированные ответы на клеточном уровне.
Стимулируют рост стволовых клеток. Наночастицы из фосфата церия помогут лечить труднозаживающие раны
Ученые синтезировали наночастицы фосфата церия, стимулирующие рост стволовых клеток, фибробластов и кератиноцитов, которые участвуют в заживлении ран. Материал также эффективнее аскорбиновой кислоты — мощного антиоксиданта — подавлял окислительные процессы, замедляющие восстановление тканей. Благодаря этому полученные наночастицы могут использоваться при разработке лекарств для регенеративной медицины, в частности, для лечения тяжелых ожогов и хронических ран. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Molecules.
По мере того, как средняя продолжительность жизни человека растет, увеличивается распространенность инфарктов, инсультов и диабета, которые приводят к различным осложнениям, например, поражению сосудов и длительно не заживающим ранам. Для лечения таких состояний перспективны наночастицы редкоземельного металла церия, обладающие противомикробным эффектом и ускоряющие восстановление поврежденных тканей. Однако на практике такие наночастицы еще широко не применяются, потому что не до конца понятно, как «настроить» их размеры и форму для достижения максимального терапевтического эффекта.
Ученые из Первого Московского государственного медицинского университета имени И.М. Сеченова Минздрава РФ (Москва) с коллегами из разных образовательных, научных и производственных организаций России получили три варианта наночастиц фосфата церия, использовав разные условия их синтеза.
Исследователи меняли концентрации, температуру и кислотность исходных растворов, чтобы управлять скоростью формирования и размером наночастиц.
Авторы исследовали полученные образцы под электронным микроскопом и выяснили, что наночастицы имели форму прямоугольников с длиной 12–80 нанометров и шириной 2–16 нанометров. Такие размеры, сравнимые с мельчайшими вирусами, обеспечивают высокую химическую и биологическую активность материала.
Чтобы проверить, как наночастицы фосфата церия влияют на живые клетки, авторы нанесли их на культуры мезенхимальных стволовых клеток, фибробластов и кератиноцитов, которые участвуют в заживлении ран. Ни один из образцов не снизил выживаемость культур. Более того, частицы, синтезированные с использованием регулятора кристаллизации, в два раза ускорили деление клеток-предшественников соединительной ткани, в 1,17 и 1,16 раз — фибробластов и кератиноцитов соответственно.
Другие варианты наночастиц продемонстрировали более слабую активность. Это подтверждает, что условия синтеза напрямую влияют на терапевтический эффект образцов. Кроме того, авторы доказали, что полученные образцы проявляют антиоксидантный эффект. Они подавляли окислительные процессы, препятствующие восстановлению тканей, в несколько раз эффективнее, чем аскорбиновая кислота — мощный антиоксидант, помогающий защитить кожу и другие органы от повреждений, вызванных свободными радикалами. По результатам работы исследователи подали патентные заявки на изобретение.
Нейросеть помогла спроектировать белок, способный перерабатывать пенополиуретан — пластик, который до сих пор почти не поддавался разложению
Учёные создали искусственный фермент, который разлагает полиуретан — один из самых трудноперерабатываемых видов пластика. В лабораторных испытаниях удалось расщепить до 98% материала за 12 часов при 50 °C, а при повторном использовании разработка сохранила активность ещё два раза. По словам авторов статьи, этот результат может стать шагом к промышленному замыканию цикла переработки.
Полиуретан — один из самых распространённых пластиков: только в 2024 году в мире произвели около 22 миллионов тонн. Его основа — так называемая уретановая связь, где атом азота соединён с углеродом, привязанным к двум атомам кислорода. Эти связи прочные и часто переплетены, поэтому большинство ферментов просто не может «подступиться» к ним. В промышленности такие отходы частично растворяют при помощи диэтиленгликоля, но только при высоких температурах — и всё равно остаётся сложная смесь соединений, непригодная для повторного использования.
Чтобы изменить ситуацию, команда решила спроектировать фермент, который можно было бы встроить прямо в этот процесс. Сначала учёные протестировали 15 известных природных ферментов, разрушающих полиуретаны, но только 3 показали хоть какую-то активность, и ни один не смог полностью разложить полимер до исходных молекул.
Дальше в дело вступил искусственный интеллект. Исследователи взяли лучший из этих ферментов и с помощью ИИ начали искать похожие по структуре белки — через базу AlphaFold, которая предсказывает трёхмерную форму белков по их аминокислотной последовательности. Эти данные стали обучающей выборкой для нейросети, способной предсказывать, какие аминокислоты образуют «карман» связывания — ту область фермента, где происходит реакция.
Главный инструмент работы — новая модель GRASE (Graph Neural Network-based Recommendation of Active and Stable Enzymes). Она объединяет графовую нейросеть с алгоритмом подбора аминокислотных позиций, балансируя между стабильностью фермента и его гибкостью, необходимой для работы с разными типами полиуретанов.
Результат оказался впечатляющим: из 24 предложенных ИИ вариантов 21 показал каталитическую активность, а 8 превзошли лучший природный фермент. Самый эффективный образец оказался в 30 раз активнее, а в комбинации с диэтиленгликолем и нагревом до 50 °C — уже в 450 раз. За 12 часов он и разложил почти весь полиуретан, а процесс удалось повторить трижды без существенной потери активности. На килограммовом масштабе результаты сохранились: разложение достигло 95% и выделило исходные компоненты, из которых снова можно получить чистый полиуретан.
Авторы подчеркивают, что их метод проектирования белков учитывает не только форму фермента, но и его функциональные свойства — устойчивость и способность взаимодействовать с целевыми молекулами. Такие подходы могут ускорить поиск ферментов для разложения других типов пластиков, где классические методы молекулярного дизайна оказываются бессильны.
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adw4487?utm_source=ixbtcom
В МГУ построили компьютерную модель «починки» ДНК
Коллектив сотрудников биологического факультета МГУ и НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ сконструировал молекулярную модель комплекса нуклеосомной ДНК с белком ее «починки» – поли(АДФ-рибозо)полимеразой (ПАРП). Такие сложные структуры не удается получить с помощью классических методов кристаллографии, но в то же время они необходимы как для понимания механизма взаимодействия белков репарации с ДНК, так и для поиска лекарственных препаратов, блокирующих данное взаимодействие. Работа выполнена в рамках Междисциплинарной научно-образовательной школы МГУ «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология» и опубликована в журнале «Cells».
Ингибиторы ПАРП могут действовать различным образом, например, блокировать связывание ПАРП с поврежденной ДНК или подавлять синтез сигнального полимера в активном центре, который необходим для привлечения других белков репарации к месту повреждения. Нарушение взаимодействия ПАРП с ДНК является перспективной стратегией разработки противоопухолевых препаратов нового поколения. В МГУ создаются такие препараты, для рационального дизайна которых необходимо иметь под рукой высококачественную молекулярную модель, детально описывающую межмолекулярные взаимодействия.
Для активации ПАРП необходимо ее связывание с поврежденной ДНК. Используемые в представленных исследованиях нуклеосомные частицы (базовые структурные единицы хроматина) позволяют воспроизвести механизм распознавания повреждений. В нашей лаборатории применяется набор методов (spFRET-микроскопия, вестерн-блоттинг и гель-шифт анализ) для получения достоверной информации о взаимодействии ПАРП с ДНК и ингибиторами. Далее полученные данные необходимо качественно интерпретировать, в том числе с помощью методов молекулярного моделирования. Это дает возможность получить наиболее полный ответ о взаимодействии белка «починки» с ДНК, взглянуть на взаимодействующие компоненты на молекулярном уровне. Для этого с использованием методов докинга была создана модель комплекса ПАРП с нуклеосомой, которая позволяет анализировать взаимодействие отдельных атомов.
«Полученный комплекс ПАРП с ДНК является подходящей моделью для дальнейшего поиска противоопухолевых ингибиторов, блокирующих данное взаимодействие. Нашей группой ведутся подобные работы с целью создания отечественного препарата на основе ингибитора ПАРП, уже получены первые прототипы», – комментирует Дмитрий Нилов, ведущий научный сотрудник НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ.
https://scientificrussia.ru/articles/v-mgu-postroili-komputernuu-model-pocinki-dnk
Ученые обнаружили РНК мамонта возрастом 40 000 лет, в которой сохранилась важная информация
Исследователи секвенировали самую древнюю из когда-либо обнаруженных РНК, взятую у шерстистого мамонта, который был заморожен почти 40 000 лет назад. РНК показывает, какие гены были активны в его тканях, что даёт редкую возможность заглянуть в его биологию и узнать, что он чувствовал в последние мгновения своей жизни. Удивительно, но команда также обнаружила древние микроРНК и редкие мутации, которые подтверждают их мамонтовое происхождение. Это открытие показывает, что РНК может сохраняться тысячелетиями, и меняет подход учёных к изучению вымерших видов.
Исследователям из Стокгольмского университета впервые удалось успешно выделить и секвенировать молекулы РНК шерстистых мамонтов ледникового периода. Эти последовательности РНК являются самыми древними из когда-либо обнаруженных и происходят из тканей мамонта, сохранившихся в вечной мерзлоте Сибири на протяжении почти 40 000 лет. Исследование, опубликованное в журнале Cell, демонстрирует, что РНК, наряду с ДНК и белками, может оставаться неповреждённой в течение чрезвычайно длительного времени и может раскрыть новые подробности о давно вымерших видах.
«С помощью РНК мы можем получить прямое подтверждение того, какие гены „включены“, и заглянуть в последние мгновения жизни мамонта, который бродил по Земле во время последнего ледникового периода. Эту информацию нельзя получить только из ДНК», — говорит Эмилио Мармоль, ведущий автор исследования. Ранее он был научным сотрудником в
Стокгольмском университете, а сейчас работает в Институте Глобуса в Копенгагене. Во время учёбы в Стокгольмском университете он сотрудничал с исследователями из SciLifeLab и Центра палеогенетики — совместной инициативы Стокгольмского университета и Шведского музея естественной истории.
«РНК, которые не кодируют белки, например микроРНК, стали одним из самых интересных открытий, которые мы сделали», — говорит Марк Фридлендер, доцент кафедры молекулярных биологических наук Института Веннера-Грена при Стокгольмском университете и SciLifeLab.
«Специфические для мышц микроРНК, которые мы обнаружили в тканях мамонта, являются прямым свидетельством того, что в древние времена регуляция генов происходила в режиме реального времени. Это первый подобный случай», — говорит он.
Эти микроРНК помогли подтвердить, что генетические сигналы действительно исходят от мамонтов.
«Мы обнаружили редкие мутации в некоторых микроРНК, которые убедительно доказывают их мамонтовое происхождение. Мы даже выявили новые гены исключительно на основе данных об РНК, чего раньше никогда не делали при изучении столь древних останков», — отмечает Бастиан Фромм, доцент Арктического университетского музея Норвегии (UiT).
«Наши результаты показывают, что молекулы РНК могут сохраняться гораздо дольше, чем считалось ранее. Это значит, что мы сможем не только изучить, какие гены «включены» у различных вымерших животных, но и секвенировать РНК-вирусы, такие как вирусы гриппа и коронавирусы, сохранившиеся в останках ледникового периода», — говорит Лав Дален.
В ближайшие годы команда надеется объединить доисторическую РНК с ДНК, белками и другими сохранившимися биомолекулами.
«Такие исследования могут в корне изменить наше представление о вымершей мегафауне, а также о других видах, раскрыв множество скрытых биологических аспектов, которые до сих пор оставались неизученными», — заключает Эмилио Мармоль.
https://www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251115095920.htm
Биологи нашли универсальный предел роста жизни
Новый принцип глобальных ограничений объяснил, почему рост организмов замедляется при избытке питательных веществ. Он объединил старые биологические законы и раскрыл универсальный механизм жизни.
Ученые открыли простой принцип, который объясняет, как повышенный уровень питательных веществ влияет на скорость роста клеток, и открыли универсальный закон роста всех живых систем.
На протяжении 80 лет биология опиралась на уравнение Моно, по которому скорость роста увеличивается с количеством питательных веществ, а затем выходит на стабильный уровень. Но эта модель учитывала лишь один ограничивающий фактор, тогда как в клетке одновременно происходят тысячи процессов, конкурирующих за общие ресурсы. Новая теория показала, что рост сдерживает не одно «узкое» место, а целая сеть взаимных ограничений. Как только одно из них снимается, появляется следующее — нехватка ферментов, недостаток объема клетки или ограниченная емкость мембраны.
Чтобы проверить идею, ученые смоделировали метаболизм кишечной палочки E. coli. Компьютерные расчеты показали, что при добавлении питательных веществ рост действительно ускоряется, но все медленнее — каждое новое вещество дает все меньший эффект. Форма кривой роста определяется не химией отдельных реакций, а физикой распределения ресурсов внутри клетки.
Принцип глобальных ограничений объединяет два классических подхода — уравнение Моно и закон минимума Либиха. В новой интерпретации знаменитая «бочка Либиха» превращается в ступенчатую систему, где на каждой новой «террасе» активируется другой лимитирующий фактор. Так жизнь упирается в собственные границы, даже когда питание в избытке.
Эта работа приближает ученых к созданию универсальных законов биологического роста. Жизнь, как выясняется, растет не по принципу «чем больше — тем лучше», а по строгим законам внутреннего равновесия.
https://science.mail.ru/news/39453-uchenye-otkryli-svyaz-mezhdu-metabolizmom-i-rostom-kletok/
В России обнаружили 60 новых вирусов. Знания о них помогут предотвратить пандемию
Генеральный директор научного центра «Вектор» Роспотребнадзора Александр Агафонов сообщил об обнаружении в России 60 неизвестных науке вирусов. Как передаёт РИА , их образцы были собраны в 50 регионах РФ в рамках крупного национального проекта «Виром Российской Федерации».
"Мы хотим обнаружить все вирусы, которые распространены на территории всей Российской Федерации. Для нас очень важно найти не только все вирусы, которые есть, но и особенно важно найти именно патогенные для человека. Уже более 50 субъектов федерации прислали нам свои образцы. Мы выделили уже более 60 новых вирусов, неизвестных ранее, изучили их генетическую структуру", — сказал он на научно-производственном форуме "Золотая долина" в новосибирском Академгородке.
Главная задача учёных, как рассказал Агафонов, — проследить эволюцию этих вирусов на протяжении времени, чтобы понять, насколько она будет стремительной и не может ли один из обнаруженных вирусов в обозримом будущем положить начало новой пандемии. Учёный подчеркнул, что задача эта крайне сложная.
Он призвал использовать возможности ИИ и нейросетей, чтобы предсказать структуры новых лекарств и вакцин. После этого можно будет приступить к проверке прототипов средств борьбы и получать их достаточно быстро.
Агафонов добавил, что "Вектор" выполняет крупный проект национального уровня "Виром Российской Федерации".