Молодой ученый Геннадий Макаров влюбился в химию в раннем детстве при неожиданных обстоятельствах — когда сдавал на анализ кровь из пальца. Будучи подростком, часто проводил бытовые эксперименты, и чувство продолжало укрепляться. Сегодня сфера его научных интересов — воздействие антибиотиков на бактериальную рибосому. Между тем наша беседа c химиком неожиданно началась с геологии и географии. А потом и о божественном начале поговорили. И об океане, который… очень похож на живое существо.
Справка «АН»
Геннадий Иванович Макаров, кандидат химических наук, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории многомасштабного моделирования многокомпонентных функциональных материалов ЮУрГУ. В 2012 году окончил обучение на химическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова. В 2016 году защитил диссертацию на тему «Молекулярно-динамическое исследование рибосомного туннеля и его комплексов с антибиотиками». Был руководителем проектов по исследованию бактериальной рибосомы, финансируемых грантами Российского научного фонда. В 2019 году стал соорганизатором магистратуры по специальности «Хемоинформатика», в которой ведется проектное обучение.
Задумчивый взгляд
– Ваша специализация — бактериальная рибосома и рибосомные антибиотики. Это что в переводе с научного языка?
– Смотрите, в любой живой клетке есть специальная структура, синтезирующая белки, которые, собственно, клеточные нужды обслуживают. Эту структуру называют рибосомой. Ее наличие — один из ключевых признаков, позволяющих отличить живое от неживого, потому что именно она обеспечивает самостоятельную реализацию генетического кода.
Рибосома — по сути, станок, который по программе, записанной в клеточном геноме, производит белки. Это крупный по клеточным меркам комплекс, составленный из белков и рибосомной РНК. Причем интересно то, что белки там играют именно структурную функцию, а вот, скажем так, непосредственную работу осуществляет именно РНК, не белок. Это говорит об очень большой эволюционной древности этой структуры. То есть она восходит к тем совершенно незапамятным временам, когда клеток-то еще и не было. А вот жизнь, похоже, уже была...
– Мы сейчас о божественном начале уже говорим?
– Мы говорим о том, что на этом месте биология начинает проседать. Как бы поточнее сказать… — воздевает задумчивый взгляд к потолку. Никаких ведь окаменелостей не сохранилось и реконструировать приходится спекулятивно на основании сравнительного анализа того, что есть сейчас. …Академик Спирин, ныне, к сожалению, покойный, основал школу и занимался исследованием рибосом на протяжении шестидесяти лет, то есть всю свою профессиональную жизнь. Так вот у него были большие сомнения в том, что все могло появиться как-то само.
– Разделяете его позицию?
– Думаю, это очень сложный вопрос, на который нет простого ответа. Это тема отдельного философского интервью. Так что лучше вернемся к рибосоме, которая, к слову, хорошая мишень для того, чтобы поразить клетку. И бактерии выработали свое собственное химическое оружие, действующее на бактериальные рибосомы. Это несколько семейств химических соединений, которые могут выводить из строя те или иные ее функциональные центры. Могут добиваться того, чтобы белки либо вообще не синтезировались, либо синтезировались только некоторые, из-за чего обмен веществ пораженной клетки наглухо перекашивается, и она в конечном итоге умирает.
Люди используют эти «боевые отравляющие вещества» в качестве лекарств. Примерно половина применяемых антибиотиков так или иначе действует на рибосомы. Половина этой половины действует на вполне определенную область — так называемый рибосомный туннель. То есть это те места рибосомы, в которых белок непосредственно собирается и через которые он выходит наружу. Вот именно этим разделом я и занимался. Правда, довольно специфически.
Я был первым человеком в лаборатории, который освоил вычислительные методы. Дело в том, что нормальные, шустрые студенты никого не стеснялись и бодро пристраивались к текущему научному процессу, занимаясь химической модификацией антибиотиков и биологическими испытаниями. А я стеснялся и был не очень шустрым, поэтому на меня взвалили то, чего никто больше делать не стал, а именно — компьютерное моделирование методами молекулярной динамики.
Я моделировал структуру комплексов антибиотиков с бактериальной рибосомой. Это довольно времязатратное занятие. И технически весьма трудное. Неудивительно, что во всем мире за всю историю исследований этим занималось не более шестидесяти человек, насколько позволяет судить анализ литературы. Двое из них сейчас работают в ЮУрГУ. Это я и моя жена.
– Она тоже химик? В Москве познакомились?
– Да. Она родом из Тольятти, как раз из региона «большой химии». Училась на химфаке МГУ курсом младше, а в аспирантуре уже в одной лаборатории работали.
– Как же вы в Челябинске оказались?
– Когда улеглись мои первые восторги от того, что стал аспирантом МГУ, я начал задумываться о будущем и понял, что мне не слишком нравится жить в Москве. Огромный мегаполис с очень дорогой недвижимостью, большими транспортными концами и неподходящим мне климатом. Все время сыро и пасмурно. Решил посмотреть, что происходит в Челябинске в научной сфере. Оказалось, что в ЮУрГУ открыли химический факультет и приобретен суперкомпьютер «Торнадо».
«Наверное, это знак», — подумал я, и в очередной летний приезд на родину мы с женой отправились в университет. На химфаке начал приставать к людям с расспросами. Мне порекомендовали обратиться к профессору Екатерине Барташевич. Екатерина Владимировна была в отпуске, но согласилась на встречу, на которую я пришел с тортиком, памятуя о том, что поедание сладкого приводит к выбросу дофамина. Таким образом, мое присутствие будет связано с приятными эмоциями. Стратегия дала результат. В 2017 году реализовывалась программа по набору постдоков на два года. Екатерина Владимировна предложила мне в ней поучаствовать, поддержала мою кандидатуру, и я стал старшим научным сотрудником.
.jpg)
Блины для ученого
– А вы помните, когда впервые проявилась любовь к химии?
– Пожалуй, самое раннее столкновение с химией произошло в до детсадовский период, года в три. Помню, меня простывшего привели в клиническую лабораторию. Да-да, тот самый общий анализ, кровь из пальца. Укол, специальная пипетка, красная капля на стеклышке... Вот держат меня, а я смотрю на полку с лабораторной посудой. Какие-то склянки, мерные колбы — все это было такое завораживающее! А поскольку я достаточно часто простывал, в эту лабораторию меня приводили регулярно и пробирки рассматривал все пристальнее.
Так получалось, что каждое более или менее случайное столкновение с химическим миром оказывалось интересным. Наверное, это какая-то природная склонность. Родители заботились о моем всестороннем развитии. Даже подаренную энциклопедию по музыке прочитал. Правда, без особого удовольствия. А вот книги о процессах химического преобразования захватывали.
– До экспериментов дело доходило?
– Знаете, есть такая фаза в развитии мальчиков, когда лет в 13 хочется освоить тайны огня, а, попросту говоря, что-нибудь поджечь. По мнению психологов, подростки очень легко «впадают в неолит». Но просто развести какой-то костер мне было не интересно. А вот, к примеру, разжечь самодельный кузнечный горн (советский пылесос — прекрасная воздуходувка) и попытаться поплавить стекло — другое дело. А еще можно пиротехнический факел с цветным пламенем сделать, причем не абы как, а рассчитывая химические формулы, взвешивая реактивы на весах, аккуратно измельчая. Потом я и дрожжевое тесто делать научился. Химик просто обязан уметь хорошо готовить. …Удивительно было узнать, что большинство школьников химию не любит.
– Сейчас тоже в быту «химичите»?
– Ну так, по мелочи. Вытравить ржавчину с какой-нибудь детали, фосфатировать блины для штанги. У меня есть свой состав, позволяющий делать плотную фосфатную пленку, на которую очень хорошо наносится краска. Можно, конечно, купить преобразователь ржавчины. Но интересней самому сделать. А настоящей экспериментальной химией я последний раз занимался на пятом курсе, когда писал дипломную работу. Химически модифицировал антибиотики. Дальше уже в расчеты углубился. Регулярно что-то пишу для обеспечения научных исследований. То есть, я, собственно, сами расчеты произвожу с помощью разработанного другими людьми программного обеспечения. А вот анализ результата приходится делать самому. Так что сейчас я, скорее, компьютерщик, чем настоящий химик.
Окончание следует.