Проект Сиб.фм «Будущее российской науки» продолжает знакомить с молодыми новосибирскими учеными. Какие они – завтрашние Лобачевские, Боткины, Павловы, какие фантастические возможности откроют перед людьми их идеи, чем они увлекаются, как отдыхают? Обо всем этом узнаем от них самих. Итак, история третья. По знакомому уже маршруту вновь направляемся в Академгородок, в Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской Академии наук.
Наш следующий герой, как выяснится позже – человек разносторонний, с множеством увлечений. В свободное от работы время Артем Пронозин занимается спортом, рисует, с удовольствием ходит в походы, любит путешествовать. Кстати, и в спорте его интересы весьма широки. «Сейчас начал заниматься боксом, до этого занимался плаванием. Зимой – сноубординг», - рассказывает Артем.
Может быть, поэтому и профессию он выбрал такую же – биоинформатику, которая находится на стыке сразу нескольких наук. Впрочем, все по порядку.
Открываем дверь ИЦИГовского кабинета, и навстречу нам, улыбаясь, тут же поднимается со своего рабочего места спортивного вида молодой человек с модной прической и задорными, совсем юными, глазами. Просто язык не поворачивается назвать его Артемом Юрьевичем. Хотя в багаже 27-летнего ученого уже есть готовые разработки по выявлению длинных некодирующих РНК, которыми пользуются для своих исследований другие ученые.
«Я увлекся наукой где-то на первом курсе магистратуры, - рассказывает Артем Пронозин. - Потому что начал погружаться именно в нынешнюю профессию – биоинформатику. До этого я учился на физика, но биоинформатика привлекла меня, и я подумал, что это – отличная профессия, с которой можно связать жизнь».
Семья молодого ученого никак не связана с наукой. «Мама у меня бухгалтер, папа – предприниматель, - говорит Артем, - поэтому в династическом смысле я, можно сказать, первопроходец».
«Но мои родители спокойно отнеслись к моему выбору, потому что у нас нет никакой клановости, династичности, каждый пошел по своей специальности. Поэтому выбор мной какой-то новой профессии не был для них шоком», - продолжает он. Более того, подчеркивает молодой ученый, именно семья, в первую очередь, ее поддержка и вера в него помогают преодолевать трудности.
Наш разговор плавно приближается к профессиональной сфере нашего героя. Впрочем, прежде чем спросить, над чем именно работает Артем Пронозин, пытаемся разобраться, что это вообще за «зверь» такой – биоинформатика? Чем занимается эта наука?
Наука третьего тысячелетия
Биоинформатика – сравнительно молодая отрасль. Как наука она начала складываться в 80-х годах прошлого века.
Как известно, биология уже давно и во многом с полей и теплиц переместилась в лаборатории, Со стремительным накоплением знаний о молекулярных основах жизни и наследственности и одновременным развитием компьютерных технологий многие эксперименты стали проводиться на компьютере, а фокус внимания сместился в сторону пристального изучения этих самых молекул и их роли.
Но объем данных настолько огромен, что на то, чтобы вручную проанализировать, например, каждый из трех миллиардов нуклеотидов, из которых состоит ДНК человека, не хватит целой жизни. Это дорого и непродуктивно – так же, как, скажем, пропустить через шредер гоголевские «Мертвые души», перемешать, а потом по кусочкам восстанавливать исходный текст.
Вот тут-то на помощь биологам и приходит биоинформатика с ее набором программ для анализа прочитанных структур ДНК, РНК и белков, микрофотографий, сигналов, баз данных с результатами экспериментов и тому подобного.
Ученый-биоинформатик не просто обрабатывает этот огромный объем информации, но и извлекает из него закономерности, которые не всегда заметны при классическом эксперименте, предсказывает функции молекул, просчитывает модели их взаимодействия.
Таким образом, биоинформатик не ставит экспериментов, а работает с базами данных, которые уже собраны.
По словам Артема Пронозина, биоинформатика объединяет несколько базовых наук: информатику, биологию, математику и даже физику, и тем самым позволяет исследователю развиваться сразу в нескольких направлениях. Именно этим его и привлекла выбранная профессия: «Можно применить себя и в IT-сфере, и в биологии, и в математике».
«Неубиваемая» картошка и другие – зачем биоинформатика селекционерам
Если биоинформатика - сравнительно молодая наука, то направление, в котором работает герой нашего сюжета – вообще находится еще в детском возрасте.
«Я занимаюсь поиском и анализом длинных некодирующих рибонуклеиновых кислот (РНК) в сельскохозяйственных растениях. РНК – это молекулы - переносчики наследственной информации», - рассказывает Артем Пронозин.
«Основной и жизненно необходимой частью всех организмов, как известно, является белок. В его создании участвуют, в том числе, РНК, которые подразделяются на кодирующие и некодирующие, - объясняет сложную для дилетанта терминологию ученый.
Кодирующие РНК - это код: они занимаются производством белков для организма. А длинные некодирующие РНК – это правки в коде: они регулируют производство белка. В зависимости от того, как некодирующая РНК встраивается относительно кодирующей, и происходит регуляция. Они или мешают, или не мешают кодирующим последовательностям производить белок. В результате производство белка может активироваться, а может, наоборот, прекратиться. Может белок по-другому произвестись и так далее. И от этого зависят конечные свойства организмов.
По словам ученого, первое упоминание о длинных некодирующих РНК относится к 2005 году, а более серьезно ими начали заниматься лишь где-то в 2012 году. Поэтому исследований, по сравнению с другими молекулами, не так много.
«Именно это меня и привлекло, что тема молодая и малоизученная, а значит, есть простор для свободы мысли, можно применить какие-то исследования из других направлений и посмотреть, что получится», - поясняет свой интерес Артем.
Артему в этом смысле повезло: сегодня исследования на эту одну из самых «горячих» тем во всем мире находятся, как говорится, на переднем крае науки,
А вот сами РНК были долгое время незаслуженно в тени своих близких «родственников» - ДНК, о которых известно больше. Что касается длинных некодирующих, то информации о них вообще ничтожно мало. Почему?
«Только в последнее десятилетие было доказано, что геном состоит в основном как раз из некодирующих последовательностей. Кодирующие составляют только около 4%, а объем некодирующих до сих пор еще не известен», - рассказывает ученый. И, поскольку открытия последних лет радикально поменяли взгляды исследователей на роль и функции этих, как выяснилось, очень «умных» молекул, то необходимо восполнять этот пробел в знаниях.
Нужно не только выявлять новые длинные некодирующие РНК, но и выяснять их функции и механизм работы, научиться предсказывать варианты их поведения.
«Я предсказываю сами нуклеотидные последовательности. Вот, например, есть последовательность, о ней ничего не известно. Но есть какие-то признаки, по которым можно определить, к какому классу она относится – кодирующая или некодирующая. Это первый этап. Потом начинаю анализировать ее функции: как она встраивается относительно кодирующей последовательности и вообще встраивается ли она относительно нее. Выясняю их взаимодействия друг с другом, а если получится, то и определяю их эволюцию. На основе эволюции я могу понять их функции. Допустим, есть известная последовательность, мы нашли неизвестную. Найдя сходство, мы можем понять, за что она отвечает», - приводит пример Артем Пронозин.
«Потому что, найдя какие-то новые функции, мы можем их интегрировать в организм – человека или растений. И в результате получить более устойчивые к холоду или, наоборот, к засухе растения, что имеет большое значение в нашем климате. Таким образом, наши разработки помогут селекционерам вывести сорта, которые будут давать большие стабильные урожаи, вне зависимости от погоды. Кстати, уже выявленные некодирующие РНК применяются для этих целей – для производства растений с устойчивостью к засухе», - рассказывает ученый.
Что касается человека, то, добавляет он, известно, что наработки биоинформатиков могут применяться в лечении онкологических заболеваний.
Радует, что, по словам Артема Пронозина, наши ученые идут в ногу с мировыми исследователями в этой области, а в некоторых аспектах, касающихся, например, сельского хозяйства и медицины, даже обгоняют.
Преимущества и уникальность наработок новосибирских ученых в том, что предыдущие исследования в основном базируются на небольших данных или на одном организме, например, только на томате или картофеле. И результат получается точечный. «Наше же исследование основано на больших данных, - объясняет Артем Пронозин. - Мы берем огромное количество нуклеотидных последовательностей РНК для основных сельскохозяйственных растений -томата, картофеля, кукурузы, ячменя - и исследуем. Мы сразу же получаем огромное количество результатов, по которым можем понять функции и эволюцию этих последовательностей».
На экране монитора рабочего компьютера молодого ученого – цепочка чередующихся малопонятных букв. Подумалось: как же, наверное, утомительно с утра до вечера скрупулезно вглядываться в эти схемы.
Спрашиваем: что помогает переключаться и отдыхать? «Занимаюсь спортом или встречаюсь с друзьями, - говорит Артем. – Если есть настроение, рисую».
Видя полные молодого исследовательского и жизненного азарта глаза ученого, понимаешь, что именно такие и люди и добиваются целей – увлеченные, амбициозные, полные энергии.
Прощаясь, интересуемся, какими словами наш герой охарактеризовал бы себя в повседневной жизни. «Мне кажется, мое настроение зависит от погоды на улице, - улыбается Артем. – бываю и веселый, и задумчивый. Как солнце посветит, так и буду себя вести».
Что ж, желаем молодому ученому, чтобы в его жизни и творчестве дни были только солнечными!
