II Школа молодых ученых «Применение синхротронного излучения для решения задач биологии» пройдет с 25 по 27 октября 2023 года в Новосибирске. Школа проводится в рамках трехстороннего соглашения между Новосибирским государственным университетом, ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор» и НИЦ «Курчатовский институт» в рамках выполнения исследовательской программы «Использование синхротронного излучения для вирусологических исследований», которая является одним из мероприятий федеральной научно-технической программы «Развитие синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на период до 2030 года и дальнейшую перспективу». Задача школы – познакомить студентов и аспирантов, проходящих обучение по естественнонаучным дисциплинам, с возможностями, которые открывает использование синхротронного излучения при исследовании объектов молекулярной биологии.
Организаторы выделяют несколько основных направлений школы: макромолекулярная кристаллография, малоугловое рентгеновское рассеяние применительно к исследованию биополимеров, молекулярное моделирование, рентгенофлуоресцентный анализ и молекулярный докинг.
– На Школе будет уделено значительное внимание методу макромолекулярной кристаллографии. О возможностях метода расскажет один из ведущих экспертов в этом направлении к.б.н. Константин Бойко (ФИЦ Биотехнологии РАН, Москва). Состоятся мастер-классы, где участники Школы под руководством опытных специалистов будут практиковаться в выращивании кристаллов лизоцима техникой «висячая капля» (проведет мастер-класс к.х.н. Иван Байков (ЦКП «СКИФ»; ИХБФМ СО РАН, Новосибирск)) и «сидячая капля» (с использованием робота для кристаллизации); познакомятся с основными компонентами рентгеновского дифрактометра; решат и проведут уточнение структуры этого белка. Участникам школы расскажут, на какие детали следует обратить внимание, чтобы качество полученной кристаллической структуры соответствовало критериям международного банка данных трехмерных структур белков и нуклеиновых кислот. Метод рентгеноструктурного анализа будет реализован на станции первой очереди 1-2 «Структурная диагностика» ЦКП «СКИФ», – пояснил старший преподаватель кафедры химии твердого тела Факультета естественных наук НГУ, старший научный сотрудник ЦКП «СКИФ», заведующий лаборатории «Учебно-методический центр «Кристаллизация» научно-образовательного центра «Институт химических технологий НГУ – ИК СО РАН» к.х.н. Сергей Архипов.
Метод малоуглового рентгеновского рассеяния позволяет определить форму и размер белковой молекулы, либо их комплексов, например комплекса белка с нуклеиновой кислотой. При этом разрешение получается ниже в сравнении с методом рентгеноструктурного анализа, однако этот метод не требует предварительного выращивания кристаллов и позволяет исследовать непосредственно раствор биополимера. Об этом методе участникам школы расскажет к.ф-м.н. Роман Морячков (ФИЦ КНЦ СО РАН, Красноярск). Он прочитает лекцию и проведет мастер-класс, где познакомит молодых ученых с техникой проведения эксперимента; критериями, которые предъявляются к образцам, и возможностями, которые открываются с использованием этого метода; подскажет, на каких мировых источниках синхротронного излучения проводятся данные исследования. Метод малоуглового рентгеновского рассеяния (БиоМУРР) планируется к реализации на одной из станций второй очереди ЦКП «СКИФ».
К.х.н. София Борисевич (ЦКП «СКИФ»; УфИХ УФИЦ РАН, Уфа) продемонстрирует возможности подходов молекулярно-динамического моделирования, в том числе для интерпретации результатов, полученных методом малоуглового рентгеновского рассеяния; к.б.н. Дмитрий Баев (ЦКП «СКИФ»; НИОХ СО РАН, Новосибирск) продемонстрирует возможности и место метода молекулярного докинга в процессе поиска низкомолекулярных ингибиторов (потенциальных лекарственных соединений). О возможностях рентгенофлуоресцентного анализа применительно к решению задач биологии и о специфике работы с биологическими образцами при использовании этого метода расскажет д.х.н. Валентина Трунова.
– Одна из решаемых задач в рамках этой школы молодых ученых – показать экспериментальные возможности, которые существуют в настоящее время, вдохновить молодых ученых проводить исследования с использованием синхротронного излучения. Ее участники не только получат необходимые знания, но и установят контакты с ведущими учеными в области структурной биологии, узнают, где прямо сейчас возможно проводить эксперименты с использованием синхротронного излучения, как подготовить образцы, какие результаты стоит ожидать, какие документы предварительно необходимо подготовить. Таким образом, по большому счету, кроме трансляции знаний мы выстраиваем некую логистику для проведения дальнейших экспериментов. После первой школы, которая носила больше ознакомительный характер, появились первые результаты – сложились партнерства между молодыми учеными и опытными исследователями, в итоге были получены кристаллы ряда макромолекулярных соединений, которые были исследованы на источниках синхротронного излучения. Для нас будет большим успехом если в результате проведения второй школы возникнут новые партнерства, результатом которых будет использование БиоМУРР для исследования биологических образцов. Обычно методами, в основе которых лежит использование синхротронного излучения, владеют ученые-физики, а основными заказчиками исследований являются ученые-биологи. Своей задачей мы видим организацию площадок, где могли бы встретиться и выстроить партнерские отношения специалисты, владеющие методом, и ученые, которые могут поставить научные задачи. Мы планируем продолжить эту работу на третьей школе в следующем году, – пояснил Сергей Архипов.
