В ряду физических методов, позволяющих получать комплексную информацию о молекулярной структуре и молекулярной динамике сложных молекулярно-биологических систем в нативных условиях, методы нейтронной физики, такие как малоугловое рассеяние нейтронов, нейтронное спин-эхо и времяпролетная спектроскопия, получили на Западе в последние годы достаточно широкое распространение, и их применение ограничивается, в основном, доступностью источников нейтронов с высоким потоком.

Возможности контрастирования объектов, с одной стороны, и получения прямых экспериментальных данных о динамике исследуемых молекулярно-биологических объектов в их различном функциональном состоянии, с другой стороны, позволяют связать получаемые методами нейтронной физики экспериментальные результаты с современными теоретическими подходами (такими, например, как коллективное координатное пространство) при молекулярно-динамическом компьютерном моделировании изучаемых биологических объектов.

В последнее время в Отделении молекулярной и радиационной биофизики (ОМРБ) ПИЯФ стали проводиться исследования с применением нейтронов, которые можно разделить на три части по тем научным задачам, которые в них ставятся и решаются. Это исследования белка RecA, ядер клеток высших и гликопротеинов.

Белок RecA играет ключевую роль в таких фундаментальных биологических феноменах как рекомбинация, репарация и радиорезистентность и является тем связующим звеном, которое позволяет рассматривать эти явления в совокупности как клеточный механизм, обеспечивающий баланс стабильности и изменчивости генетической информации.

Гомологичная рекомбинация ДНК, которая перемешивает аллели между гомологичными хромосомами от двух родителей, является общим феноменом в организмах с ДНК геномом и имеет первостепенное значение для половой репродуктивности у высших. В этой реакции бактериальный белок RecA, образовав комплекс с АТФ, полимеризуется на онДНК, образуя, так называемый, пресинаптический комплекс в виде спирального филамента, и в такой активированной форме способен проводить паранемическое спаривание этой онДНК с днДНК партнера, а затем и переключение комплементарного спаривания внутри образовавшейся трехнитевой структуры. В результате нить днДНК, идентичная онДНК, высвобождается из состава трехнитевого комплекса.

В репарации белок RecA выступает в роли копротеазы, а избыток белка RecA ингибирует экзонуклеазную активность фермента RecBCD, что приводит, в конечном результате, к повышению радиоустойчивости клеток.

Таким образом, белок RecA (» 40 кДа), структура которого приведена на рис. 1, является полифункциональным. И хотя ни один из известных бактериальных ферментов не подвергался такому тщательному генетическому, биохимическому и физико-химическому анализу, структурно-функциональные взаимоотношения в белке RecA и между RecA и другими белками рекомбинации и репарации до сих пор во многом неясны.

Рис1. Мономер RecA белка из Escherichia Coli
(структура воспроизведена на основе protein
bank ID 2reb с использованием пакета Molscript)