Петербургские ученые открыли новую форму белков у растений и бактерий
Семена - пища полезная, уверяют диетологи. Но если семена способны пережить заморозки, засуху и прочие природные стрессы, то почему им должен быть страшен, извините, наш желудочный сок? Быть усвоенными организмом - вовсе не входит в задачу семян. Напротив, они этому активно сопротивляются, что снижает их пищевую ценность. Более того, нередко становится причиной аллергии.
И на камнях растут деревья. Потому что сила в семенах — колоссальная / ФОТО Peter KOMKA/EPA/ТАСС
У истоков открытия этого механизма стоят два молодых биолога из ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии Петербурга: заведующий лабораторией Антон Нижников и старший научный сотрудник Кирилл Антонец. Оба - выпускники, а сейчас сотрудники СПбГУ, оба получили в этом году премию президента в области науки и инноваций.
Премия вручена «за открытие амилоидных белков у растений и симбиотических бактерий». Амилоиды - форма белка. У науки они на примете уже несколько десятилетий, но прежде их связывали только с развитием неизлечимых патологий, которые называют «амилоидозами». К ним относятся, например, болезни Альцгеймера и Паркинсона.
Однако в начале XXI века выяснилось: амилоиды бывают функциональные. Не просто «полезные», а жизненно необходимые. Парадоксально: амилоиды связывают, например, с нарушением памяти при болезни Альцгеймера - но амилоиды же отвечают и за долговременную память. Впрочем, у них множество функций.
Функциональные амилоиды уже обнаружены у животных, грибов, определенных бактерий. Вопрос о том, что логично поискать их и у растений, поднимался едва ли не на каждой международной конференции. Но поискать - дело ресурсоемкое: обычные растения для таких исследований не годятся, нужно выращивать специальные.
Нижников и Антонец - выпускники кафедры генетики и биотехнологии СПбГУ. Первый заинтересовался биологией «года в четыре» - правда, поначалу энтомологией, насекомыми. Но лекции академика Сергея Георгиевича Инге-Вечтомова сориентировали на генетику, а затем и на амилоиды, прицельный интерес академика.
Антонец увлекся генетикой в средних классах: «Это сочетание биологии, которая мне нравилась, и математики, которая мне тоже нравилась». В Университете осваивал биоинформатику. Это сейчас компьютерной обработке биологических данных учат на специальной магистерской программе, а тогда приходилось изучать самостоятельно.
Амилоиды в растениях сначала «вычислили» именно биоинформатически. Разработанный алгоритм позволил проанализировать растительные белки и определить группу тех, которые, возможно, формируют амилоиды. Этими кандидатами оказались так называемые запасные белки семян растений.
Но теорию нужно было подтвердить. Эксперимент уже требовал работы большого коллектива и больших ресурсов, вспоминает Антон Нижников. К ученым СПбГУ и ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии присоединились коллеги из Института цитологии РАН, Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Казанского федерального университета и Университета Бургундии во Франции. Такое, говорит Нижников, вполне в духе нынешних тенденций в мировой науке: междисциплинарности (открытие сделано на стыке математики, биологии, химии, физики) и «времени больших коллективов», каждый из которых привносит свои методики и свое оборудование.
Подтвердилось: в семенах растений есть функциональные амилоиды. Видимо, благодаря им семена «консервируют» питательные вещества и используют их, когда приходит пора прорастать.
Но что для семян хорошо, то не очень хорошо для тех, кто ими питается. Амилоиды не разрушаются пищеварительными ферментами, устойчивы к действию некоторых кислот и щелочей - в общем, не перевариваются. Это значит, что мы от таких продуктов можем «вытянуть» лишь часть пользы а в довесок заполучить какой-нибудь вред. Амилоидный белок - сильный аллерген. Не случайно на упаковках продуктов часто пишут: «может содержать следы арахиса». Для аллергика даже «следов» достаточно.
Но вот что интересно. Когда семена прорастают, происходит очень быстрая, как говорят ученые, «разборка» амилоидов. Что если получится и в лекарствах для человека создать такой механизм разборки «плохих» форм белка?
Но это медицина. А что касается питания, то открытие амилоидов в растениях - уже шаг к тому, чтобы попробовать создать продукты с заданными свойствами: неаллергенные, с лучшей способностью к усвоению.
При этом нужно исхитриться не нарушить жизнеспособность семян, ведь амилоиды ее и обеспечивают. «В эволюции этот механизм не просто так появился, - рассуждает Антон Нижников. - Будем думать, как его аккуратно подкорректировать». Кирилл Антонец говорит, что несколько лет уйдет на поиск участков в амилоидах, которые отвечают за те или иные свойства. Задача трудная, потому что амилоиды работают как единое целое.
Работа велась на грант Российского научного фонда, исследования будут расширены на разные культуры. Если верить данным биоинформатики, амилоиды есть практически у всех видов растений.
Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 51 (6889) от 25.03.2021 под заголовком «Пощелкать семечки».
Комментарии