Важнейшие события

Адрес Новости История Структура События Результаты Разработки Конкурсы Мероприятия Газета Web-сайты

Фотоальбом

Кандидат биологических наук А.М. Оловников: "Моя работа - изобретать теории"
 

Лауреат Демидовской премии
Алексей Матвеевич Оловников

Алексей Матвеевич Оловников — известный специалист в области биологии старения и теоретической молекулярной и клеточной биологии, ведущий научный сотрудник Института биохимической физики РАН.
 

Алексей Матвеевич Оловников родился 10 октября 1936 года во Владивостоке. Окончил Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова. Его ранние работы посвящены изучению динамики иммунного ответа на полимерные антигены и разработке иммунологических методов. В переводе А.М. Оловникова на русском языке вышли несколько известных монографий и руководств по иммунологии, в частности «Клеточная иммунология» Ф. Бернета (1971) и др.
 

Наиболее известным среди работ А.М. Оловникова является цикл исследований 1971–1973 годов, посвященный механизму укорочения хромосом при удвоении клеток и их старении, а также защите концов хромосом (теломер) специализированной формой ДНК-полимеразы (теломеразой в современной терминологии). Основные теоретические предсказания, сделанные в этих работах, начали получать подтверждения не сразу; этот процесс продолжался примерно четверть века по мере развития соответствующих методов исследования.
 

В 1971 году А.М. Оловников, стремясь объяснить экспериментальные данные Леонарда Хейфлика о существовании лимита клеточных удвоений, выдвинул теорию маргинотомии (что означает «краеусечение»), которая предсказывала и объясняла причину укорочения длины копии ДНК по сравнению с матрицей и возможность отсчета выполненных клеточных удвоений на основании такого укорочения. Следствием такой недорепликации участков теломерной ДНК на концах хромосом, согласно теории, должно быть старение клеток и остановка делений. А.М. Оловников предсказал, что теломерные последовательности в половых и раковых клетках защищены от укорочения благодаря постоянному — при каждом делении клетки — компенсаторному действию особого варианта ДНК-полимеразы (теломеразы), тогда как в соматических клетках, лишенных такого фермента, каждое деление клетки сопровождается укорочением концов хромосом. Способность бактерий к неограниченному размножению и их возможность не стареть в бесконечном ряду поколений А.М. Оловников объяснил хорошо известной к тому времени формой их кольцевой хромосомы: поскольку кольцо не имеет концов, бактерии не нуждаются в упомянутой компенсаторной ДНК-полимеразе. В работах 1972–1973 годов Алексей Матвеевич подробно рассмотрел разные биологические следствия своей гипотезы, в том числе применительно к объяснению старения организмов, канцерогенеза и иммунных реакций.
 

Что касается основных этапов экспериментального подтверждения теломерной теории А.М. Оловникова, то их можно суммировать следующим образом. В 1985 году американские экспериментаторы Кэрол Грейдер и Элизабет Блэкберн выявили в клетках теломеразу, затем Элизабет Блэкберн совместно с Джеком Шостаком изучила ее активность по защите теломер. Именно эти трое экспериментаторов удостоились Нобелевской премии «за открытие того, как теломеры и фермент теломераза защищают хромосомы». Вывод А.М. Оловникова об укорочении теломер при делении и старении клеток был экспериментально проверен и подтвержден другими исследователями (Харли, Фатчер и Грейдер, 1990). Позже, в 1998 году еще две другие группы исследователей (Боднар с соавторами и Вазири с соавторами) использовали вектор, в котором закодирована теломеразная активность, для иммортализации клеток. Сам вектор был создан в лаборатории лауреата Нобелевской премии (за обнаружение каталитической активности РНК) Томаса Чека. Боднар, Вазири и их соавторы, введя этот вектор в клетки, смогли «омолодить» клеточную культуру, придав ей способность делиться неограниченно долго при сохранении в остальном нормальных свойств. Так, из фибробластов, клеток кожи, удалось впервые создать нормальные, но потенциально бессмертные клетки. Таким образом, предположение А.М. Оловникова об укорочении теломер при старении как факторе, вовлеченном в ограничение числа делений, и о роли теломеразы как фактора, предотвращающего клеточное старение, получило полное экспериментальное подтверждение.
 

Теоретические работы А.М.Оловникова представляют собой уникальный в истории биологии пример, когда автор «изобретает» проблему, предсказывает ее биологические следствия и объясняет, как их преодолевать или использовать. Пионерские идеи А.М. Оловникова позволили связать воедино серию разрозненных фактов и сформулировать исследовательскую программу, которая стимулировала соответствующие исследования в ряде биологических и биомедицинских дисциплин. Поиски ингибиторов теломеразы как противораковых факторов и использование теломеразы в диагностике рака — все это также началось в связи с пониманием ключевой роли процесса концевой недорепликации концов ДНК в судьбе клетки, предсказанного А.М. Оловниковым.
 

В дальнейшем демидовский лауреат интенсивно занимался теоретической разработкой вопросов старения и индивидуального развития. Концевая недорепликация относится только к делящимся клеткам, а в неделящихся клетках ДНК могла бы укорачиваться при участии эффекта концевой недорепарации ДНК, предсказанного им в 1992 году.
 

Несмотря на подтверждение связи теломер со старением, в последние годы А.М. Оловников рассматривает предсказанный им эффект укорочения теломер как побочный процесс в отношении старения организмов. Для объяснения механизма клеточного старения он предложил принципиально новую теорию, предполагающую укорочение особых, пока еще гипотетических, внехромосомных линейных молекул ДНК, несущих регуляторные гены. Эти молекулы названы принтомерами (когда они работают в делящихся дифференцированных клетках, поддерживая достигнутое ими состояние клеточной специализации) и хрономерами (когда работают в неделящихся нейронах мозга, отвечающих за контроль биологического времени, т. е. за изменения организма в соответствии с его биологическим возрастом и старением). Лимит клеточных удвоений, обнаруженный Хейфликом, объясняется теперь не укорочением теломер как таковых, а укорочением принтомер и тем самым снижением дозы принтомерной продукции — регуляторных РНК, необходимых для поддержания высокой активности хромосомных структурных генов. Что касается процесса укорочения теломер, происходящего одновременно с концевой недорепликацией линейных молекул принтомерной ДНК, то он оказывается просто невинным свидетелем укорочения принтомер, а вовсе не первопричиной клеточного старения.
 

А.М. Оловников предложил также принципиально новое решение одной из наиболее давних и трудных загадок биологии: как именно могут быть закодированы трехмерные структуры организма в линейной последовательности ДНК, позволяя создавать в ходе эмбриогенеза высокоорганизованные структуры на основе исходной массы гомогенных эмбриональных стволовых клеток.
 

В 2001 году лауреат предложил новую функцию для оболочки клеточного ядра и в этой связи теоретически разработал так называемый ионо-фонтанный механизм модуляции активности ядерных генов.
 

В цикле работ 2005–2009 годов А.М. Оловников выдвинул новую теорию механизма регуляции в организме долгопериодичных ритмов и предложил принципиально новую функцию для эпифиза, участвующего в контроле изменения биологического возраста и старения. Он указал также на возможность особой организации так называемых пожизненных часов мозга, осуществляющих возрастные изменения мозга по эстафетному принципу, согласно которому специализированные группы нейронов центральной нервной системы последовательно, шаг за шагом меняют свою активность, участвуя в контроле своевременного созревания организма, его физиологического расцвета и последующего увядания. Вовлеченные в эту эстафету группы нейронов, по-видимому, не относятся к тем, что отвечают за высшие когнитивные функции, что и позволяет нередко сохранить, по крайней мере, некоторые из функций познания до глубокой старости.