Лауреаты премии Правительства Москвы молодым учёным за 2025 год
Молодым учёным важно, чтобы их исследования и разработки находили развитие и практическое применение, помогали решать реальные задачи. Поэтому большое значение имеет поддержка исследователей в самом начале их научной карьеры.
С 2013 года Правительство Москвы проводит ежегодный конкурс научных работ, выполненных молодыми учёными из столичных институтов. Премии присуждаются в 22 номинациях, из них 11 номинаций — в области исследований и столько же — в области разработок.
В 2025 году на конкурс было подано 1404 заявки от сотрудников более чем трёхсот столичных организаций, премии удостоились 50 работ, лауреатами стали 77 человек. Торжественная церемония награждения победителей конкурса состоялась в феврале 2026 года.
Редакция журнала «Наука и жизнь» традиционно рассказывает о нескольких исследованиях лауреатов премии. В этом году это работы в номинациях «Биология», «Науки о Земле», «Биотехнологии», «Передовые промышленные технологии», «Технологии экологического развития», «Энергоэффективность и энергосбережение».
Департамент образования и науки города Москвы уже объявил новый конкурс 2026 года: заявки принимаются по 17 июля 2026 года по следующим номинациям.
В области научных исследований — это «Математика, механика и информатика», «Физика и астрономия», «Химия и науки о материалах», «Биология», «Медицинские науки», «Науки о Земле», «Общественные науки», «Гуманитарные науки», «Информационно-коммуникационные технологии», «Технические и инженерные науки», «Наука — мегаполису».
В области разработок номинации: «Авиационная и космическая техника», «Городская инфраструктура», «Биотехнологии», «Фармацевтика, медицинское оборудование и материалы», «Новые материалы и нанотехнологии», «Передовые промышленные технологии», «Передача, хранение, обработка, защита информации», «Приборостроение», «Технологии экологического развития», «Электроника и средства связи», «Энергоэффективность и энергосбережение».
На получение премии могут претендовать молодые учёные из столичных организаций: аспиранты, научные работники, специалисты и кандидаты наук, не достигшие возраста 36 лет (для докторов наук установлен возраст до 40 лет включительно). Представлять проекты можно как индивидуально, так и в составе научного коллектива из двух-трёх человек. Работы оценивают эксперты Российской академии наук и члены Совета по науке при Департаменте образования и науки города Москвы. Рассматривая конкурсные заявки, комиссия по присуждению премий учитывает научную значимость результатов работы, актуальность, новизну, оригинальность предложенных решений, инновационную перспективу.
Всего будет присуждено 50 премий в размере 4 000 000 рублей каждая. Итоги конкурса подведут в январе 2027 года. Подробности условий участия в конкурсе опубликованы на официальном сайте конкурса: https://nauka.mos.ru.
Новые инструменты для редактирования ДНК
В молекулярной биологии и генной инженерии есть несколько инструментов, позволяющих вносить изменения в ДНК. Суть их в общих чертах одна: разрезать клеточную ДНК, чтобы активировать ремонтные (репарационные) машины. ДНК после репарации будет выглядеть так, как нужно экспериментатору. Разрезает ДНК белок, и белок этот должен действовать в чётко определённом месте. Некоторые генетические редакторы созданы на основе белков, которые сами взаимодействуют с конкретными последовательностями в ДНК. Чтобы научить их искать в ДНК нужные последовательности генетических букв, требуется проделать довольно сложную работу. Другой вариант, когда разрезающий белок ведёт к нужному месту молекула-проводник, или гид. Так работает знаменитый редактор CRISPR-Cas9, в котором белок Cas9 находит нужное место в ДНК с помощью связанной с ним небольшой РНК*. Дальше в редактируемом месте можно спровоцировать случайные мутации, а можно дать репарационным системам шаблон, в соответствии с которым они залатают ДНК — исходная последовательность букв будет заменена той, которая нужна.
Белков, способных работать с направляющими нуклеиновыми кислотами, на свете много, и одни из них — белки-Аргонавты. Слава к ним пришла в конце XX века, когда их стали изучать в связи с РНК-интерференцией у эукариот. Аргонавты берут специальные короткие РНК и с их помощью узнают, какие из множества длинных матричных РНК, кодирующих белки, они должны разрезать. Соответственно, белок, закодированный в расщепляемой РНК-мишени, не будет синтезироваться (это один из вариантов эукариотической РНК-интерференции). Но Аргонавты есть не только у эукариот. К началу 2010-х годов популярность среди исследователей стали набирать прокариотические Аргонавты, имеющиеся примерно у 10% родов бактерий и 30% родов архей. Они оказались разнообразнее по структуре и функциям — например, среди прокариотических Аргонавтов есть те, которые узнают и разрезают ДНК-молекулы с помощью РНК-проводников, те, которые узнают и разрезают РНК-молекулы с помощью ДНК-проводников, и те, которые проделывают всё это с РНК-молекул с помощью РНК-проводников.
Какую задачу они выполняют? Когда прокариотических Аргонавтов только начинали исследовать, возникло предположение, что они регулируют количество чужеродной ДНК в клетке. Под чужеродной ДНК тут понимаются, во-первых, плазмиды — небольшие кольцевые ДНК, копирующиеся независимо от бактериальной или архейной хромосомы. Гены, кодируемые плазмидами, могут быть полезными или не очень полезными для клетки. В любом случае активность этих внехромосомных генетических элементов нужно как-то контролировать. Во-вторых, чужеродной ДНК может быть ДНК вируса-бактериофага. Напрямую противовирусный эффект одного из бактериальных Аргонавтов несколько лет назад показала группа исследователей при участии Дарьи Гельфенбейн (Есюниной), которая сейчас работает в Институте биологии гена РАН. В дальнейшем антифаговая активность подтвердилась и для других Аргонавтов. Они оказались частью сложной и разнообразной защитной (иммунной) системы прокариот — как и механизм CRISPR-Cas, на основе которого сделали знаменитый генетический редактор. Насчёт белков-Аргонавтов у исследователей тоже возникла идея сделать из них инструмент генетической инженерии. Но для этого нужно знать больше о самих Аргонавтах, о том, как они находят и режут ДНК, ведомые молекулой-проводником, как взаимодействуют с молекулярными машинами, которые ремонтируют и перемонтируют куски ДНК, и т. д. Как было сказано выше, обычная мишень Аргонавтов — плазмиды, вирусы и вообще любые небольшие ДНК, способные самостоятельно заполнить клетку множеством собственных копий. Дарья Гельфенбейн и её коллеги на примере Аргонавта бактерии Clostridium butyricum показали, что его можно направить на бактериальную хромосому. Исследователи определили, как должен выглядеть маленький фрагмент ДНК, который приведёт Аргонавта в нужное место на хромосоме, и как выбрать место в бактериальной хромосоме, более всего подходящее к редактированию с помощью Аргонавта. Бактериальная клетка получала две экспериментальные плазмиды. В одной был закодирован белок-Аргонавт и короткая последовательность, которая в виде ДНК соединялась с этим Аргонавтом и указывала ему на редактируемое место (сайт) в хромосоме. Аргонавт хромосому в этом сайте разрезал, и тут в дело вступала другая экспериментальная плазмида — она несла ген, который с помощью собственного клеточного молекулярного аппарата копировался в место разрыва. Экспериментальные плазмиды из бактерии исчезали, и она оставалась с новым геном в хромосоме. В общих чертах тут происходит то же самое, что и при работе знаменитого и хорошо разработанного генетического редактора CRISPR-Cas9, у которого к тому же есть много вариантов и модификаций. Но у аргонавтной системы могут быть преимущества по сравнению с ним. Например, белки-Аргонавты не так велики, а молекула-проводник, ведущая Аргонавта к месту работы, устроена намного проще, чем аналогичные компоненты системы CRISPRCas9. И у генетического редактора на основе прокариотических Аргонавтов тоже могут быть разные варианты, поскольку сами эти белки весьма разнообразны. В одной из последних статей, опубликованной Дарьей Гельфенбейн и её коллегами, описана новая группа бактериальных Аргонавтов из тех, которые используют РНК-гид для поиска ДНК-мишени. Эти новые Аргонавты оказались более пластичными в работе с молекулами-проводниками (в частности, они могут использовать РНК-гиды разной длины и с разными химическими особенностями), и точное место, в котором новые Аргонавты будут резать ДНК-последовательность, зависит у них как от особенностей структуры РНК-проводника, так и от окружающих условий.
Бо́льшая часть данных по прокариотическим Аргонавтам на прокариотах же и получена. Но это не значит, что аргонавтной системе заказан путь в эукариоты. В другой недавней статье Дарья Гельфенбейн и её коллеги пишут, что белок-Аргонавт из морской бактерии Alteromonas macleodii можно нацелить на ДНК митохондрий в человеческих клетках. Исследователи продолжают работать в этой области, и возможно, что их результаты помогут создать новый генетический редактор, который годится для самых разных типов клеток.
За исследования бактериальных белков-Аргонавтов и их возможностей в качестве биотехнологических инструментов для редактирования ДНК Дарья Гельфенбейн была удостоена премии Правительства Москвы молодым учёным за 2025 год в номинации «Биология».
Материал подготовил Кирилл Стасевич
Как защититься от лекарственно-устойчивых микробов
Современная медицина требует всё новых и новых лекарств против патогенных бактерий, грибов и вирусов. Ничего необычного — естественный отбор не останавливается. Микробы гибнут от тех лекарственных препаратов, которые есть сейчас, но среди микробных популяций ввиду генетической изменчивости появляются устойчивые экземпляры. Эти экземпляры начинают успешно размножаться, и вот уже приходится иметь дело со знакомой, казалось бы, инфекцией, против которой прежние лекарства не работают. Кроме того, существующие препараты сами по себе не всегда достаточно эффективны, даже если вынести за скобки появление новых штаммов.
У бактерий и грибов есть богатый арсенал молекул, которые они вырабатывают друг против друга, пытаясь оградить себя от конкурентов. Антибиотики, используемые против них, — это либо те же самые соединения, либо их модификации и усовершенствования. Бактерии и грибы до сих пор служат источником новых антибиотиков, и источник этот кажется неисчерпаемым — бактерий и грибов великое множество, и далеко не все из них известны. Но это вовсе не значит, что новые лекарства сами плывут в руки. В деле поиска антибиотиков есть более перспективные группы микроорганизмов и менее перспективные. Обнаружив перспективный микроб, нужно выяснить, как работает его антибиотик, хотя бы в общих чертах: блокирует ли он, к примеру, одну из стадий белкового синтеза или тормозит синтез нуклеиновых кислот либо портит мембраны. Потом, когда уже известно, какие процессы нарушает антибиотик, наступает время подробно исследовать его структуру и пути синтеза. Зная структуру антибиотика и его синтез в клетке, можно понять, стоит ли собирать его химическими реакциями «с нуля» или же доверить его производство «одомашненным» микроорганизмам; как можно модифицировать его ради пущей эффективности и как искать похожие на него соединения в других микробах. Гены, от которых зависит синтез того или иного вещества, часто стоят близко друг к другу, образуя метаболический, или биосинтетический, генный кластер. Гены в кластерах кодируют ферменты синтеза, которые похожи или не похожи друг на друга. По их особенностям можно во многом предугадать, как будут отличаться конечные продукты той реакции, которую эти ферменты катализируют. Ища генные кластеры для синтеза антибиотиков в бактериальных и грибных геномах и сопоставляя их между собой, можно не только найти аналог известного антибиотика, но также лучше понять, как работает группа соединений в целом и почему отдельные антибиотики в этой группе не совсем похожи друг на друга. Разумеется, поиск по геномным данным должен подтверждаться экспериментами с настоящими молекулами и клетками.
Исследования Веры Алфёровой из Института биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова и её коллег показали перспективность антибиотиков, синтезируемых микрофлорой чёрных муравьёв-древоточцев, микрофлорой из носа свиней, а также некоторыми экстремофильными грибами. Была разработана система, позволяющая достаточно быстро и просто определить мишень потенциального антибиотика, причём с системой этой могут работать даже биологи-любители. Вера Алфёрова и её коллеги исследовали новые антифунгальные (противогрибковые) соединения из класса макролидов, работающие против устойчивых к антибиотикам грибов. Также они описали структурные особенности антифунгальных макролидов семейства ирумамицина и ароматических поликетидов тетраценомицинов, от которых зависит их взаимодействие с мишенями и, следовательно, антимикробная эффективность. Наконец, Вера Алфёрова и её коллеги открыли новую группу антибиотиков, названную гауземицинами. Они относятся к так называемым нерибосомальным пептидам, то есть представляют собой цепочки аминокислот (среди которых есть чрезвычайно редкие), синтезирующиеся с помощью особых специальных ферментов, а не на рибосомах, читающих генетический код на матричных РНК. Структурные особенности гауземицинов на этом не кончаются: их цепочки аминокислот отчасти замкнуты в кольцо, а на некоторых аминокислотах висят углеводы или жирные кислоты, то есть правильное название гауземицинов — нерибосомальные липогликопептиды. Механизм действия отличает их от всех антибиотиков, используемых в клинической практике.