Амилоиды и с чем их едят. За что учёные из Петербурга получили награду от Путина

Петербургские микробиологи стали лауреатами «молодёжной» премии в области науки и инноваций президента России. «Фонтанка» узнала, почему их открытие называют фундаментальным и за что им скажут спасибо аллергики.

Сотрудники Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии (ВНИИСХМ) — 33-летний Антон Нижников и 30-летний Кирилл Антонец — получили президентскую награду за открытие амилоидных белков у растений и симбиотических бактерий. Предполагается, что это в будущем поможет выращивать сельскохозяйственные культуры с заданными свойствами — с большим содержанием питательных веществ и с меньшей аллергенностью. Кроме того, открываются новые перспективы в изучении нейродегенеративных и некоторых других заболеваний. Лауреаты согласились показать «Фонтанке» свою лабораторию и пояснить для чайников — что ж такое они там намудрили с амилоидами.

От гипотезы до прорыва

Нижников и Антонец начинали свой путь в стенах Санкт-Петербургского государственного университета. Окончив кафедру генетики и биотехнологии, они остались работать в прославленном вузе преподавателями. Сегодня они также трудятся во ВНИИСХМ в Пушкине. По их словам, мечты о науке у обоих возникли ещё задолго до поступления в СПбГУ. Нижников вспоминает, что интерес к биологии у него появился в четырёхлетнем возрасте. Антонец связывает любовь к исследовательской деятельности со школьным увлечением научной фантастикой. Однако окончательное представление о том, чему они хотят посвятить жизнь, сформировалось уже в студенческие годы. Именно тогда и родилась гипотеза, которая будет доказана ими спустя десять лет.

«Когда мы учились в университете, наша кафедра вела большую работу по изучению амилоидов (особая фибриллярная форма белков. — Прим. ред.) одноклеточных грибов (дрожжей). Будучи студентами, занимались лабораторными исследованиями в этом направлении и в какой-то момент задались вопросом: а есть ли амилоиды у растений? Для проверки этой гипотезы нами был разработан алгоритм, с помощью которого удалось проанализировать большое количество открытых данных и без использования суперкомпьютеров показать теоретическую возможность существования амилоидных белков растений. Дальнейшая работа предполагала эксперименты. Вскоре стало понятно, что мы уже не справляемся с ней собственными силами и пришло время для коллабораций», — вспоминают Нижников и Антонец.

По словам молодых учёных, лаборатория, в которой они работают, сегодня состоит из 15 человек, а всего в работе над открытием участвовали около 30. Это сотрудники Петербургского института цитологии РАН, Пущинского научного центра биологических исследований РАН под Москвой, Казанского федерального университета и других учреждений страны.

Что скрывали растения

Нижников и Антонец совместно с коллегами обнаружили у растений специфические полимерные белки, которые называются амилоиды. Последние известны науке более 150 лет. Раньше их встречали у человека и связывали с развитием неизлечимых болезней, а также у животных, грибов и бактерий.

Петербургские учёные разработали биоинформатический алгоритм и выяснили, что у представителей растительного мира тоже есть амилоиды, которые образуются из запасных белков семян, входящих в рацион питания человека. Природа наделила их уникальной устойчивостью к экстремальным условиям, благодаря чему они помогают растениям пережить холода или засуху, но плохо перевариваются пищеварительными ферментами, что снижает пищевую ценность потребляемой еды. Кроме того, с ними, вероятно, связано такое негативное качество продуктов, как аллергенность.

Авторы открытия считают, что если снизить амилоидные свойства белка, то можно вывести сорта семян, которые окажутся более полезными, будут лучше усваиваться и станут менее аллергенными. Последнее должно значительно упростить жизнь тех, у кого непереносимость, например, гороха или арахиса.

«Однако здесь возникает очевидный вопрос: а что будет с семенами, если мы снизим амилоидные свойства их белков? Ведь этот механизм защиты возник в ходе эволюции не просто так. То есть нам надо научиться вносить изменения таким образом, чтобы растения не страдали, семена выживали, а мы получали более питательные и легкоусвояемые образцы, которые не вызывают аллергию у людей», — отмечают ученые.

Результаты их исследования в перспективе также открывают новые горизонты для изучения ряда заболеваний, например нейродегенеративных, а также диабета второй степени и целой группы болезней, которая называется амилоидозами.

«Поразительно, что растения умеют быстро разбирать большие скопления амилоидов при прорастании семян. Изучение молекулярных механизмов, которые этот процесс обеспечивают, может в будущем помочь лечить амилоидные болезни человека и животных, связанные с образованием в различных органах сходных по структуре белковых скоплений», — объясняют петербургские учёные.

Таким образом, открытие имеет принципиальное значение не только для сельского хозяйства, но и для биомедицины. Кроме того, оно стало фундаментом новой научной дисциплины — амилоидомики.

Наука как искусство

Пандемия коронавируса усложнила взаимодействие с зарубежными коллегами. Несмотря на это, предложений о сотрудничестве, поступающих из-за границы, стало больше. Однако всё это не касается той исследовательской работы, которая сделала ученых обладателями престижной награды. Особой своей гордостью они называют то, что она была полностью выполнена в России.

«Научная деятельность снова становится престижным направлением, чем притягивает к себе молодёжь, — рассказывает Нижников. — В качестве доказательства могу привести один пример: в прошлом году мы работали по гранту Российского научного фонда (РНФ). Так вот практически весь коллектив, который над ним трудился, это люди до 35 лет. Сегодня существует множество форм поддержки молодых учёных, как на федеральном, так и на региональном уровнях. Нужно пользоваться этими возможностями».

Он также убеждён, что, помимо внешнего стимула, у молодого учёного должна быть внутренняя мотивация. Для него — это радость от научного открытия. «Другое дело, достигнуть его выходит крайне редко», — смеётся он. Его коллега, в свою очередь, признаётся, что занимается наукой, так как получает удовольствие от самого процесса, который сравним с творчеством. «Наука — это искусство в чистом виде», — делится соображениями Антонец.

«Наше открытие — это только начало большой работы. Теперь очень важно не сбавлять темпы. Если что-то получилось, останавливаться нельзя. Для нас это признание не только наших заслуг, это признание научных школ, представителями которых мы являемся», — говорят молодые учёные.

Беседовала Инна Метелькова, «Фонтанка.ру»