Четверин Александр Борисович

Российский молекулярный биолог, специалист в области биохимии нуклеиновых кислот, эволюционной биологии и молекулярной диагностики. Доктор биологических наук (1995), профессор, член-корреспондент РАН (1997, Отделение биологических наук, секция физико-химической биологии). Заведующий лабораторией биохимии вирусных РНК Института белка РАН (с 1998 года). Лауреат премии имени А. Н. Белозерского (1995).

Научная деятельность

Научная карьера Александра Борисовича Четверина началась в стенах Института белка АН СССР (ныне РАН) в Пущино, где под руководством академика А.С. Спирина сформировались его основные исследовательские интересы, связанные с функционированием рибонуклеиновых кислот (РНК) в бесклеточных системах. Его ранние работы были посвящены генетической инженерии, в частности, созданию новых векторов для клонирования матричной РНК (мРНК).

Мировое признание и принципиально новый вектор в развитии молекулярной биологии принесло изобретение, сделанное А.Б. Четвериным совместно с сотрудниками в 1991 году — метод молекулярных колоний (Molecular Colony Technique, MCT). Суть этого революционного подхода заключается в амплификации (размножении) единичных молекул ДНК или РНК не в жидкой среде, а внутри полиакриламидного геля. Полимерная матрица геля подавляет конвекцию и резко ограничивает диффузию молекул, в результате чего продукт амплификации каждой исходной молекулы не рассеивается по объёму, а остаётся локализованным в непосредственной близости от неё, формируя дискретную колонию, видимую после окрашивания. Этот процесс является прямой аналогией образования колоний микроорганизмов на твёрдой питательной среде, но на уровне отдельных молекул.

Этот метод открыл уникальные возможности для решения фундаментальных биологических проблем:

1. Исследование "безматричного" синтеза РНК. Используя метод молекулярных колоний, группа Четверина доказала, что кажущийся de novo синтез РНК, катализируемый Qβ-репликазой (РНК-полимеразой бактериофага Qβ), на самом деле инициируется крайне редкими молекулами-затравками, присутствующими в среде в единичных количествах. Это разрешило давнюю научную дискуссию.

2. Изучение рекомбинации РНК in vitro. Метод позволил впервые непосредственно наблюдать и количественно изучать чрезвычайно редкие события негомологичной рекомбинации между молекулами РНК в физиологических условиях. Было обнаружено, что РНК способны спонтанно и с высокой частотой обмениваться фрагментами, что приводит к перестройке их нуклеотидных последовательностей. Эти данные стали весомым экспериментальным аргументом в пользу гипотезы "мира РНК", согласно которой на заре эволюции молекулы РНК совмещали функции и хранения генетической информации, и катализа химических реакций, а рекомбинация могла служить драйвером их эволюционного усложнения.

3. Практические приложения в биотехнологии и медицине. На базе метода были разработаны высокоэффективные технологии для внеклеточного клонирования и скрининга генов. Наиболее значимым практическим достижением стала разработка платформы для сверхчувствительной цифровой диагностики. Технология, позволяющая детектировать одну молекулу ДНК или две молекулы РНК в образце цельной крови объёмом 100 мкл, открыла новые горизонты в ранней диагностике онкологических заболеваний (по обнаружению циркулирующей опухолевой ДНК) и вирусных инфекций (включая ВИЧ и гепатиты), а также в мониторинге минимальной остаточной болезни.

Научная школа А.Б. Четверина продолжает развивать метод молекулярных колоний, находя ему новые применения в геномике, транскриптомике и молекулярной патологии.