СКИФ против «упорных» бактерий

С помощью синхротронного излучения молодой учёный исследует кристаллическую структуру белков

Данные, полученные в результате научного поиска, помогут победить резистентность, или устойчивость, бактерий к воздействию антибиотиков. Что особенно важно, при сдаче в эксплуатацию Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ), который возводится по нацпроекту «Наука и университеты», важную часть исследований можно будет проводить в Новосибирске, а не в Китае, как сейчас.

Не успели утихнуть ковидные страсти, а на горизонте уже мая­чит новая напасть — метапневмовирус, вспышка которого началась в Поднебесной. Насколько опасен этот вирус и способен ли он вызвать пандемию, подобную той, что мир пережил совсем недавно, предстоит определить ученым и медикам. Но надо быть во всеоружии.

Изучить белок — победить резистентность

Как показал опыт прошедшей пандемии коронавируса, опасен не столько он сам, сколько вызванные им различные осложнения, многие из которых лечить было очень непросто. Или даже вовсе невозможно. Коронавирус, увы, лишь один пример, когда врачи оказываются бессильны. И другие, казалось бы, «безобидные» заболевания порой очень трудно поддаются излечению. Причина тому — устойчивость вызывающих их бактерий к воздействию антибиотиков.

Ассистент кафедры молекулярной биологии и биотехнологии НГУ, инженер лаборатории белковой инженерии факультета естественных наук, аспирант четвертого курса Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН Никита Булгаков исследует структуру белков, влияющих на резистентность бактерий к антибиотикам. Информация о пространственной структуре белков и их комплексов с ДНК облегчит поиск ингибиторов ферментов для преодоления антибиотикорезистентности на уровне ДНК.

«С введением СКИФ будет проще»

Но как узнать, как структура белка, способного влиять на особо «упорные» болезнетворные бактерии, выглядит в пространстве? Например, это можно сделать при помощи синхротронного излучения. Никита Булгаков вместе со своим научным руководителем, ассистентом кафедры молекулярной биологии и биотехнологии НГУ, инженером лаборатории белковой инженерии ФЕН НГУ Анной Юдкиной вырастил необходимые белковые кристаллы. Причем рост их происходил в различных условиях.

В арсенале сибирских ученых немало различных современных методов исследований, которые позволяют решать как фундаментальные, так и сугубо прикладные вопросы. Фото: Андрей Заржецкий

— Следующий этап нашей работы — съемка данных на синхротроне, — говорит Никита Булгаков. — Коллеги из МФТИ, которые имеют доступ к ресурсам Шанхайского центра синхротронного излучения Китайской Народной Республики, помогли нам с этим этапом, так что теперь у нас есть рентгеновские дифракционные данные, на основе которых будут получены кристаллические структуры конъюгатов для дальнейшего анализа активного центра фермента. С введением в эксплуатацию центра коллективного пользования «СКИФ» получение дифракционных данных станет существенно проще, поскольку теперь можно будет после получения белковых кристаллов использовать мощности сибирского источника синхротронного излучения, который находится достаточно близко к Академгородку.

Первый пучок соответствует параметрам

А ждать этого осталось не так уж и долго, несмотря на то, что в конце прошлого года премьер-министр РФ Михаил Мишустин подписал распоряжение об изменении срока сдачи СКИФ в эксплуатацию. Изначально планировалось, что уникальный синхротрон будет готов к концу декабря 2024 года. Но из-за известных событий сроки реализации этого, по сути дела, международного проекта пришлось перенести. Понимая это, по предложению Российской академии наук, правительство страны установило новый срок введения СКИФ в эксплуатацию — 31 декабря 2025 года.

Работы на объекте класса «мегасайенс», который возводится по нацпроекту «Наука и университеты», идут полным ходом. Фото: Андрей Заржецкий

Самое главное, что, несмотря на жесткие санкции, работа на объекте класса «мегасайенс» ведется, причем весьма активно. Об этом на своей итоговой пресс-конференции накануне новогодних праздников говорил губернатор Андрей Травников. По его словам, СКИФ в Новосибирской области — это установка с параметрами, которых пока никто в мире не достигал. Каждый элемент этой установки — прорывной и первый, в том числе линейный ускоритель. Глава региона особо подчеркнул, что наши ученые намерены доказать: он выдает те параметры, которые необходимы для работы СКИФ.

И им это вполне удается. Напомним, что в конце прошлого года на строительной площадке ЦКП «СКИФ» состоялся запуск линейного ускорителя — стартовой ступени ускорительного комплекса синхротрона. Именно здесь ученые получают электроны, которые группируются в пучок, затем получают ускорение и энергию 200 миллионов электронвольт. Пучок из источника электронов, или электронной пушки, пролетел сквозь всю структуру линейного ускорителя, его параметры были зафиксированы системой датчиков. И что особенно важно, они вполне соответствовали проектным показателям.

И напылять научились

А буквально на днях стала известна еще одна хорошая новость. Специалисты Института ядерной физики имени Будкера СО РАН разработали и изготовили пять импульсных магнитов, или кикеров, для бустера-синхротрона ЦКП «Сибирский кольцевой источник фотонов» — частично они уже прошли проверку и сейчас находятся в корпусе стендов и испытаний ЦКП «СКИФ». Для этого исследователям пришлось преодолеть немало трудностей и решить ряд технических и технологических проблем.

Например, особую сложность представлял собой процесс напыления металла на внутреннюю поверхность керамических вакуумных камер импульсных магнитов. Именно напыление позволяет магнитному полю достигать орбиты пучка, поэтому это очень важный момент. Раньше ученые пользовались камерами с готовым напылением, которые поставляла немецкая компания Friatec. Теперь же нанесение резистивных пленок внутри узкоапертурных керамических вакуумных камер освоено в лаборатории ИЯФ СО РАН под руководством кандидата физико-математических наук Александра Краснова.

Итак, пять кикеров для бустера-синхротрона готовы. Сейчас ученые работают над изготовлением импульсных магнитов для большого накопительного кольца СКИФ и двух кикеров для измерения орбиты. Планируется, что они будут готовы в начале 2025 года.