Максим Никитин удостоен Госпремии за открытие нового механизма хранения информации в ДНК
Одним из самых молодых лауреатов Госпремии в области науки и технологий 2024 года стал доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией нанобиотехнологий Московского физико-технического института Максим Никитин. Ученый открыл механизм молекулярной коммутации ДНК и доказал, что двойная спираль – не единственный способ работы с генетической информацией. Это кардинально меняет многие представления генетики. Об открытии ученого рассказала «Российская газета».
«Благодаря таланту и научной смелости он совершил настоящий прорыв в мире биологии, – отметил Президент РФ Владимир Путин на церемонии вручения государственных премий в Кремле. – Открыл ранее неизвестный механизм хранения информации в ДНК, что может стать ключом к познанию причин, а значит, и предотвращению сложнейших заболеваний».
Говоря высоким слогом, доктор физико-математических наук из МФТИ Максим Никитин «замахнулся» почти на абсолют. На двойную спираль, которая лежит в основе современной генетики. Она открыта в 50-х годах прошлого века, удостоена Нобелевской премии, признана одним из самых главных достижений за всю историю науки. Около 70 лет была иконой генетики. И вдруг у молодого ученого из МФТИ зародилось сомнение. Почему?
Здесь придется вспомнить, как устроена двойная спираль ДНК. В ней четыре нуклеотида А, Г, Т, Ц, которые сплетаются по определенному правилу: напротив А одной цепи на другой цепи всегда стоит Т, напротив Г – всегда Ц. Именно такое строгое соответствие или комплементарность двух цепочек обеспечивает между ними очень прочные связи, поэтому двойная спираль очень стабильна. Позволяет надежно хранить и обрабатывать генетическую информацию, кодирует в нас все – от склонности к заболеваниям, до внешнего вида и даже черт характера.
Максим Никитин заинтересовался другими цепочками, короткими, у которых мало общих букв, то есть они слабо комплементарны. Вроде бы, здесь нечего изучать — в отличие от двойной спирали, такие комплексы недолговечны и казались бессмысленными. Но ученого, как он говорит, неожиданно озарило. Он вдруг понял, что силу сцепления между короткими цепочками можно очень точно настраивать – в зависимости от того, сколько пар комплементарны между цепями. Как конкретно?
«Для образности представим бульон, где плавают такие короткие ДНК, – объясняет Никитин. – Например, появилась цепочка, назовем ее A, с какой-то интересной информацией. И рядом есть какая-то короткая цепочка Г, с которой А ну совсем никогда не должна общаться, они максимально некомплементарны друг другу. Вроде бы передать информацию никак нельзя. И тем не менее это возможно. Как? В бульоне может найтись цепочка Б, у которой есть небольшая схожесть с A, они могут слиться, потусоваться, затем расцепиться. И во время такого пусть и быстротечного их контакта происходит передача информации. Точно такие же контакты в бульоне могут быть между другими короткими цепочками – Б поговорит с В, а В уже передаст информацию цепи Г».
Если совсем просто, это чем-то похоже на распространение слухов: кто-то где-то что-то сказал, и информация побежала по цепочке.
Таким образом, ученый показал, что двойная спираль – не единственный способ работы с генетической информацией. Хранить ее, передавать и управлять работой генов можно не только за счет сильных, но и слабых молекулярных взаимодействий.
Открытый неизвестный эффект автор назвал «молекулярной коммутацией». Он кардинально меняет многие представления генетики, основанные на знаменитой двойной спирали, может быть ключом к познанию сути самых разнообразных процессов: от неразгаданных тайн генетики, сложных заболеваний, памяти и старения до вопросов возникновения жизни на Земле и ее эволюции. Неудивительно, что в работе Никитина многие ученые увидели свой интерес. Биологи, физики, химики, математики, генетики и многие другие придумывают, как его использовать в своих исследованиях. Речь, в частности, идет о процессах старения, происхождении жизни, формировании кратковременной памяти, создании принципиально новых лекарств, компьютеров на основе ДНК, новых методах лечения самых разных заболеваний, прежде всего генетических. Словом, открываются самые широкие возможности для поиска.
Автор: Юрий Медведев
Фото: Максим Никитин. Из личного архива