реализация днк

Ученый Максим Никитин совершил фундаментальное открытие в области генетики

Руководитель направления «Нанобиомедицина» университета «Сириус», заведующий лабораторией МФТИ Максим Никитин открыл механизм «молекулярной коммутации» ДНК, который меняет представления в биологии. Результаты исследования опубликованы в одном из самых авторитетных научных журналов Nature Chemistry.

Открытый фундаментальный феномен может быть ключом к познанию тайн генетики, сложных заболеваний, мгновенной памяти и старения до вопросов возникновения жизни на Земле и ее эволюции. Кроме того, позволит качественно улучшить специфичность генной терапии и безопасность ДНК/РНК-вакцин за счет выявления и снижения побочных реакций на препараты во время лечения.

Более 70 лет считалось, что ДНК хранит и обрабатывает информацию за счет структуры двойной спирали — однозначно соответствующих друг другу (комплементарных) молекулярных цепей. Никитин экспериментально доказал, что для эффективной обработки генетической информации ДНК совершенно не обязательно образовывать двойную спираль. ДНК может хранить и передавать информацию за счет слабоаффинных взаимодействий, реализующихся в том случае, когда молекулы имеют низкое «сродство» друг к другу. Более того, он показал, что так называемая короткая ДНК, даже максимально некомплементарная гену, может регулировать его работу.

Максим Никитин заметил, что в смеси, состоящей из коротких одноцепочечных и некомплементарных друг другу олигонуклеотидов, одновременно будут сосуществовать самые различные их комплексы. Варианты этих взаимодействий определяются «сродством» молекул и в общем случае описываются открытым еще в XIX веке законом действующих масс о зависимости скорости реакции от концентрации участвующих веществ. Такие комплексы будут связаны друг с другом и будут передавать информацию между собой, даже если какие-то два олигонуклеотида не связываются друг с другом напрямую.

Например, в самой простой системе из трех олигонуклеотидов — Х, А и В: если А и В не взаимодействуют друг с другом, они все равно могут передать друг другу информацию через посредника — «коммутатор» Х. При этом каждому из них достаточно взаимодействовать с Х очень слабо: увеличение концентрации А приведет к росту количества комплексов ХА, что снизит число комплексов ХВ, хотя А никак не взаимодействовало с В напрямую. Если же в системе находится большее количество олигонуклеотидов, то можно добиться передачи значительного объема информации.

Для того чтобы доказать, что ДНК может образовывать наборы молекул с практически любыми наперед заданными взаимными аффинностями, в своей статье Максим Никитин показывает экспериментальную реализацию большого разнообразия систем, которые по-разному обрабатывают информацию, начиная с систем, включающих всего три суперкоротких олигонуклеотида длиной в семь азотистых оснований, до ячеек памяти, систем вычисления квадратного корня и др. При этом компьютерное моделирование явления коммутации продемонстрировало устойчивую обработку информации и системой, состоящей из 1 000 олигонуклеотидов. Это позволяет создать 572-битную ячейку обработки информации, что превосходит битность всех существующих электронных компьютеров. Примечательно, что предложенная Никитиным модель концептуально вообще не имеет ограничения по числу взаимодействующих таким образом олигонуклеотидов.

Кроме того, открытое Никитиным явление позволило ему экспериментально показать и другой удивительный, не укладывающийся в современную парадигму молекулярной биологии факт: любая неструктурированная одноцепочечная ДНК может специфично регулировать экспрессию заданного гена безотносительно их взаимной комплементарности. Все зависит от наличия в среде или организме других олигонуклеотидов (также некомплементарных).

Открытый фундаментальный феномен коммутации цепей ДНК имеет важное практическое значение. Он может улучшить специфичность генной терапии и безопасность ДНК/РНК-вакцин за счет выявления и снижения побочных (нецелевых) действий вводимых препаратов. Для этого требуется, конечно, создание программного обеспечения нового поколения, более точно предсказывающего слабоаффинное взаимодействие нуклеиновых кислот, а также анализирующего их вовлечение в различные естественные процессы, принимая во внимание механизм молекулярной коммутации. Но в итоге все это поможет минимизировать риски негативных последствий нецелевого редактирования генома пациента и снизить число нежелательных явлений в процессе лечения.

В чем разница вакцины от Пфайзер/Модена и Спутник V

Реализация генетического алгоритма, где геномом является код

Власти Германии предложили жителям ФРГ потреблять не более 10 граммов мяса в сутки

Федеральный министр продовольствия и сельского хозяйства Джем Оздемир ("Союз 90/Зелёные") предложил немцам существенно ограничить потребление мяса. Если он добьется своего, то в будущем жители ФРГ будут обходиться 10 граммами мяса в день. Это бутерброд с колбасой раз в три дня или сарделька раз в десять дней.

В леволиберальных кругах Германии мясо считается не только не полезным, но и вредным продуктом. Многие немцы из партии "Зеленых" утверждают, что если бы жители Германии полностью отказались от употребления мяса, они могли бы внести существенный вклад в борьбу с изменением климата. Кроме того, важную роль играет идея благополучия животных. Она заключается в том, чтобы у животных была комфортная и достойная жизнь с момента рождения и до отправления на убой, а мясо маркировалось бы установленным законом образом. Как бы цинично это ни звучало, но немецкие политики, такие как Джем Оздемир и глава МИДа Анналена Бербок, гораздо больше озабочены благополучием животных, чем благополучием, например, украинских солдат. Но это так. В таких случаях говорят о когнитивном диссонансе.

Однако глубоко гуманитарные соображения, которые высказывают в леволиберальных кругах Германии по поводу потребления мяса, отходят на второй план, когда речь заходит о поставках вооружения. Немецкие политики не руководствуются гуманностью и в отношении санкционной политики. В Германии эти соображения приберегают для животных, которых все чаще наделяют человеческими чертами. Вывод такой: в Германии нарушено равновесие. Страна свернула с тропы просвещенного мышления.

У среднестатистического немецкого гражданина прочно укоренилось представление о том, что он один может спасти мир

Но в этом случае становится очевидным и другое. В немецком партийном ландшафте не только "Зеленые", хотя они прежде всего, считают себя светилами. Политики хотят заставить немцев следовать тому, что, по их мнению, является истинным и хорошим. А для достижения этих благородных целей можно и свободу ограничить. Не зря "Зеленых" считают "партией запрета". В настоящее время не только потребление мяса немцами является для них бельмом в глазу. Они также хотят регулировать способы отопления. Нефтяное и газовое будет запрещено в Германии на законодательном уровне. Немцы должны отапливать дома электричеством, используя тепловые насосы. Это поможет климату, утверждают "Зеленые".

Все цели благородны и прекрасны: борьба с изменением климата, борьба за благополучие животных, борьба за моральное благо. Однако их реализация мало продумана по своим последствиям, а главное, леволиберальные идеологи не готовы идти на компромисс, даже на обсуждение, когда сталкиваются с сопротивлением недовольных их планами. Таким образом в реализации своих грандиозных идей они проявляют авторитарность, тоталитарность и недемократичность. Леволиберальная среда, из которой вышли "Зеленые", всегда упраздняет демократию или, по крайней мере, существенно ограничивает ее, если та начинает идти вразрез с реализацией либеральной идеологии. Границы разрешенной дискуссии урезаются, цензура приветствуется как подходящее средство защиты свободы прессы и свободы выражения мнений, а другие мнения немедленно клеймятся как "правые" или "популистские". В больших немецких городах, таких как Берлин или Гамбург, вас точно назовут "нацистом", если вы признаетесь, что едите мясо. Идея, стоящая за всем этим, помимо прочего, демонстрирует типичную немецкую манию величия.

Значительная часть жителей ФРГ действительно верят, что если немцы как нация откажутся от мяса, то в мире что-то изменится. Если немцы перестанут отапливать дома нефтью и газом, то что-то произойдет с климатом. Все это глубоко иррационально, но из общественного дискурса в Германии это не выйдет. В воображаемом мире среднестатистического немецкого гражданина прочно укоренилось представление о том, что он один может спасти мир. Немцы верят в свою образцовость для всего мира. "И пусть немецкая сущность излечит мир" - этот лозунг, использованный германским императором Вильгельмом II, вписан в культурную ДНК немцев. Проблемой всех морально правильных идей остается их авторитарный характер в вопросе реализации. Это говорит о том, что леволиберальная немецкая буржуазия давно вернулась по духу к ультраправым. В Германии мало что изменилось.

https://rg.ru/2023/05/28/chtoby-spasti-mir.html

Биологи научились очищать инфицированные клетки от генов ВИЧ

Генетики показали возможность глубокого редактирования генома зараженных ВИЧ иммунных клеток. Использование новых технологий CRISPR/Cas9 позволяет удалить из него все вирусные гены – и, более того, надежно препятствует их повторному встраиванию. О работе рассказывает публикация в журнале Scientific Reports.

Несколько лет назад команда Кэмеля Кхалили (Kamel Khalili) уже демонстрировала способность технологий CRISPR/Cas9 обнаруживать встроившийся в хромосомы клеток геном вируса по характерным длинным концевым последовательностям – и успешно вырезать его. В своей новой работе ученые из Темпльского университета вновь использовали CRISPR/Cas9 для удаления ВИЧ из зараженных Т-лимфоцитов, показав, что система позволяет вырезать все до единой копии вирусного генома и препятствует его повторной встраиванию в хромосомы.

ссылка на гифку

Комплекс Cas9 с РНК-гидом.

В экспериментах использовали линию несущих CD4-рецепторы человеческих Т-лимфоцитов – обычную мишень вируса иммунодефицита. Их геном содержал многочисленные копии модифицированного ВИЧ, лишенные части вирусных генов. Кроме того, один из генов ВИЧ был заменен геном флуоресцентного белка. Это позволило наглядно отслеживать работу вируса: при активации его в клетке вырабатывались флуоресцирующие молекулы. Внесение в такие клетки генов Cas9 не сказывалось на функционировании вируса, однако при экспрессии РНК-гидов они начинали связываться с генами ВИЧ, вырезая их из генома.

Полное секвенирование ДНК экспериментальных клеточных линий показало, что первоначально в нем содержались четыре связанные с ВИЧ вставки на 1-й и 16-й хромосомах, и все они были точно и успешно вырезаны CRISPR/Cas9-системой. Более того, если экспрессия генов Cas9 и РНК-гидов в клетке продолжалась, они эффективно защищали ее от повторного заражения и встраивания вируса в ДНК. «Таким образом, редактирование с помощью CRISPR/Cas9 может открыть новые методы терапии для удаления ДНК ВИЧ-1 из CD4-положительных Т-лимфоцитов, – отмечают авторы работы, – и могут стать отправной точкой на пути к полному излечению».

В самом деле, вызываемый ВИЧ иммунодефицит остается глобальной проблемой, от которой страдают десятки миллионов людей. Существующие антиретровирусные препараты позволяют «заморозить» инфекцию, резко ослабив ее и продлевая жизнь больных на десятилетия, однако удалить ВИЧ из организма они неспособны. Вирус быстро встраивается в геном иммунных клеток, где способен сохраняться неопределенно долго, служа резервуаром для новых рецидивов болезни – если только новые методы генной инженерии не позволят удалить его навсегда.

Основанная на недавно обнаруженной системе антивирусной защиты бактериальных клеток система CRISPR/Cas9 позволяет направленно редактировать ДНК разных организмов. Эндонуклеазы Cas9 вносят разрезы в строго нужных участках, которые комплементарны заранее заготовленному «шаблону» РНК-гида, после чего собственные системы репарации клетки сшивают поврежденные концы ДНК, фиксируя изменения.

Роман Фишман

Расширенная версия комикса

Раскрыт последний страх Хокинга