Одной из целей мероприятий Года науки и технологий стал рассказ о научных достижениях наших соотечественников. Чтобы страна знала своих героев в лицо, на улицах российских городов появились рекламные щиты с талантливыми молодыми учеными, среди которых научный сотрудник ФИЦ Биотехнологии РАН — руководитель группы молекулярного моделирования, доктор физико-математических наук Мария Григорьевна Хренова. Ее достижения отмечены не в первый раз — в 2014 году она стала лауреатом конкурса L’ORÉAL-UNESCO «Для женщин в науке», который каждый год выбирает десять самых выдающихся молодых исследовательниц России; а в 2017 году – лауреатом премии Правительства Москвы.
«В последние годы в нашей стране уделяется всё большее внимание науке и ее популяризации. Мероприятий, направленных на распространение научных знаний, сейчас много и они, определенно, способствуют заинтересованности общества в науке и повышению престижа профессии ученого. Это позволяет привлечь больше талантливых ребят в науку, что, безусловно, очень важно», — говорит Мария Хренова.
Группа молекулярного моделирования ФИЦ Биотехнологии РАН является частью московского консорциума по молекулярному моделированию бимолекулярных систем, куда также входит лаборатория квантовой химии и молекулярного моделирования химического факультета МГУ и лаборатория компьютерного моделирования бимолекулярных систем и наноматериалов института биохимической физики имени Н.М. Эмануэля РАН.
«Наши исследования охватывают широкий круг биологически значимых объектов, включая разнообразные ферменты и фоторецепторные системы. Ферменты – белки, проводящие те или иные химические реакции. Например, малые ГТФазы проводят гидролиз гуанозинтрифосфата до гуанозиндифисфата и ортофосфата, тем самым регулируя рост и деление клеток. При онкологических заболеваниях зачастую встречаются точечные мутации, что приводит к нарушению работы ГТФаз и, как следствие, быстрому делению раковых клеток», — рассказывает про исследования Мария Григорьевна.
Другой значимый с медицинской точки зрения пример – гидролиз β-лактамных антибиотиков β-лактамазами, что является одним из основных каналов антибиотикорезистентности бактерий. Среди фоторецепторных систем, прежде всего, стоит отметить флуоресцентные белки, являющиеся основой современного биоимиджинга. Они очень разнообразны не только по цвету флуоресценции, но и с точки зрения других фотофизических и фотохимических свойств. Все эти процессы изучаются в лаборатории современными методами многомасштабного молекулярного моделирования и позволяют детализировать их с атомарным разрешением.
«Мы занимаемся, в основном, фундаментальной наукой и наши исследования не предполагают сиюминутной практической пользы. Однако все инновации и прикладные исследования основываются на ранее полученных фундаментальных знаниях. Поэтому если перестать развивать фундаментальную науку, то через некоторое время иссякнут и инновационные проекты тоже. Никогда не знаешь, какие исследования могут оказаться полезными для потомков. Например, открытие электромагнитной индукции Майклом Фарадеем лежит в основе современного промышленного получения электричества и многих его применений, хотя сам автор открытия вряд ли предполагал такой сценарий», — говорит Мария Хренова.
Победа в конкурсе L’ORÉAL-UNESCO «Для женщин в науке» тоже не далась исследовательнице с первого раза. Участвовать Марию Хренову вдохновил пример руководительницы, когда она еще училась в аспирантуре. Став кандидатом наук, Мария подавала заявку на конкурс четыре раза, но не получала ответа. Но с годами список ее научных результатов и публикаций рос, появлялись новые достижения, и в 2014 году Мария Хренова выиграла национальный конкурс L’ORÉAL-UNESCO и получила стипендию.
Среди недавних научных результатов Марии Хреновой и ее коллег — развитие нового подхода, позволяющего количественно оценить активацию основной протеазы вируса SARS-CoV-2. Благодаря этой работе стал понятен молекулярный механизм экспериментально наблюдаемой субстратной специфичности, который был продемонстрирован на протеазе этого вируса. Важно, что такой подход может быть распространен и на широчайший класс других сериновых и цистеиновых протеаз и гидролаз. Вопросы субстратной специфичности, в частности, важны для разработки терапевтических средств, работающих посредством образования ковалентных комплексов с целевым ферментом, а также для биотехнологических приложений, если речь идет о промышленно значимых ферментах. Публикация на эту тему вышла в авторитетном журнале Physical Chemistry Chemical Physics и попала в тематическую коллекцию «2020 PCCP HOT Articles».
В другом недавнем исследовании Мария Хренова и ее коллеги промоделировали все элементарные стадии работы фермента ГТФазы Ran в реакции гидролиза ГТФ и выяснили, как ферменту удается быстро и эффективно проводить этот процесс без «аргининового пальца» — ключевого участника в реакциях такого типа, который обязательно присутствует в других ГТФазах.