Меню
  • $ 94.05 -1.75
  • 94.56 -3.03
  • ¥ 12.45 -0.40

Ученый из России 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.

▼ читать продолжение новости ▼

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.

▼ читать продолжение новости ▼

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.

Постоянный адрес новости: eadaily.com/ru/news/2023/01/20/uchenyy-iz-rossii-sovershil-fundamentalnoe-otkrytie-v-oblasti-genetiki
Опубликовано 20 января 2023 в 09:36
"Коммерсантъ"
ТОП-10
  • Сейчас
  • Сутки
  • Неделя
  1. В США занервинчали: что скрывается за инцидентом у мыса Меганом в Крыму?
  2. Баку намерен выслать 39 сотрудников МИА «Россия сегодня» — СМИ
  3. Газ из «Турецкого потока» для Словакии растворяется на Балканах
  4. Украинские месторождения полезных ископаемых распроданы иностранцам — Азаров
  5. Чего будет требовать Трамп на переговорах с Путиным и что получит — мнение
  6. Никаких проблем нет: Россия запросила у Чехии экстрадицию бывшей ведущей «Вестей»
  7. Зеленский не стал подписывать соглашение о передаче украинских месторождений США
  8. «Трамп кинул Европу и Украину». Невероятное стало для Запада очевидным
  9. После выхода из БРЭЛЛ Прибалтику не отпускают высокие цены на электроэнергию
  10. Арестович* пригрозил трибуналом украинским политикам, которые «довели страну»
  1. Никаких проблем нет: Россия запросила у Чехии экстрадицию бывшей ведущей «Вестей» 103179
  2. Газ из «Турецкого потока» для Словакии растворяется на Балканах 85538
  3. «Санду, где 4 миллиарда?»: Молдавия на последнем месте в Европе по доступности газа 66462
  4. В Белоруссию продолжают поступать миллиарды долларов иностранных инвестиций 60255
  5. Германия задыхается и винит во всем Польшу 48519
  6. Трамп рассказал о реакции Путина на предложение о перемирии с Украиной 34029
  7. Верховная рада Украины одобрила покупку российского оборудования для достройки АЭС 32763
  8. Раз Украину не берут в НАТО, Украина построит НАТО у себя — Зеленский 32079
  9. Талибы* под Курском, грабли Швеции, прибалтийский инсектарий: утренний кофе с EADaily 27384
  10. Украинские месторождения полезных ископаемых распроданы иностранцам — Азаров 27162
  1. Переговоры о новых поставках российского газа в Европу будут масштабными — посол 340948
  2. «Санду, где 4 миллиарда?»: Молдавия на последнем месте в Европе по доступности газа 202794
  3. Никаких проблем нет: Россия запросила у Чехии экстрадицию бывшей ведущей «Вестей» 190760
  4. Больно ударило: Финны не нашли замену российским туристам 171045
  5. «Десятки тысяч людей открыли глаза»: оппозиционер о «последнем смотре сил» в Гюмри 147220
  6. С чем столкнутся ВС РФ поcле развёртывания Mirage-2000−5F ВСУ? 145455
  7. В NASA прокомментировали смену руководителя «Роскосмоса» 132241
  8. Минобороны России заявило о поражающем ударе по объекту газонефтяной отрасли Украины 127242
  9. Верховная рада Украины одобрила покупку российского оборудования для достройки АЭС 118045
  10. «Сделано в Германии», но никому не нужно: мрачные перспективы промпроизводства ФРГ 107346
Все новости
Загрузить ещё
Опрос
Какой будет политика администрации Дональда Трампа в отношении России?
Результаты опросов