Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
20 ноября 2017, понедельник, 20:14
Facebook Twitter LiveJournal VK.com RSS

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

СКОЛКОВО

РЕГИОНЫ

Заменяем нуклеотиды

На этой неделе публикации в журналах Science и Nature представили два новых метода редактирования генома. Один из них относится к редактированию молекул ДНК, другой же впервые применен к молекулам РНК. Оба метода открывают новые возможности как для генетических исследований, так и для лечения болезней.

Наиболее мощный из существующих методов редактирования генома – CRISPR/Cas9, о котором мы неоднократно рассказывали ранее, создан на основе примитивной “иммунной системы” бактерий. Напомним кратко, что CRISPR означает «Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats» – короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами. Такое название изначально получили короткие последовательности бактериальной ДНК, соответствующие фрагментом из ДНК поражающих бактерию вирусов. С этих последовательностей бактерия синтезирует цепочки РНК. РНК взаимодействует по принципу комплементарности с ДНК новых вирусов, проникающих в бактериальную клетку, а пока они взаимодействуют, специальный белок Cas9 разрезает вирусную ДНК в месте взаимодействия, уничтожая вирус.

Биологи научились использовать этот метод для изменения ДНК не вирусов, а любых клеток. Они стали синтезировать молекулы РНК похожие на РНК из системы CRISPR/Cas9, комплементарные тому месту в геноме, где надо сделать разрез. Полученная РАН вводится в клетки вместе с белком Cas9. РНК указывает на то место, где надо резать, а белок – режет. Внесение разрыва в двухцепочечную геномную ДНК сильно повышает вероятность гомологической рекомбинации – процесса, при котором гомологичные хромосомы могут обмениваться гомологичными фрагментами. Если ввести в клетку донорную ДНК, несущую нужный исследователю ген, а затем с помощью системы CRISPR/Cas9 ввести разрыв в нужное место, то с определенной довольной высокой вероятностью образуется хромосома с желаемым геном.

Новые методы не связаны с разрезанием молекулярной цепочки и вставкой в нее нового фрагмента. В них используются ферменты, которые позволяют перегруппировать атомы в азотистых основаниях, входящих в состав ДНК или РНК, превратив их в другие основания. Напомним, что генетическая информация в ДНК или РНК записывается при помощи нуклеотидов, состоящих из сахара – дезоксирибозы (в РНК – рибозы) и одного из четырех азотистых оснований: аденина, гуанина, цитозина и тимина (в РНК вместо тимина используется урацил). Нуклеотиды соединяются друг с другом в пары при помощи водородной химической связи, причем аденин всегда соединяется с тимином (урацилом), а гуанин с цитозином – в этом состоит принцип комплиментарности. Последовательность этих пар в молекулярной цепочке и служит генетическим кодом. Когда двойная спираль разъединяется, например, при делении клетки, ее вторая часть достраивается по принципу комплиментарности.

Если ставший уже классическим метод CRISPR/Cas9 можно сравнить с хирургическим удалением части “органа” и последующей трансплантацией, то новые способы мы можем сопоставить, скорее, с пластической хирургией, когда весь эффект достигается за счет минимального вмешательства. Внеся столь небольшое изменение в цепочку ДНК, мы можем справиться с целым рядом генетических болезней, ведь нередко различие между нормальным геном и его неработающим вариантом составляет только один нуклеотид. Метод изменения нуклеотидов в ДНК создала команда под руководством Дэвида Лю (David Liu), а метод редактирования РНК – коллектив, который возглавляет Фэн Чжан (Feng Zhang). Оба метода не заменяют систему CRISPR/Cas9, а служат полезным дополнением к ней.

При редактировании нуклеотидов используются заимствованные из метода CRISPR/Cas9 направляющие РНК, которые указывают нужное место генома, но вместо белка Cas9 используется его модифицированный вариант, который может найти нужное место в цепочке, но не разрезает его. Затем в дело вступают ферменты, способные превратить цитозин в тимин, а аденин в гуанин. Обратных превращений добиться труднее, так как необходимых для них природных ферментов не существует. В результате это препятствие обошли поэтапно: сначала стали превращать аденин в иноцин, который потом превращался в гуанин. После этого замена тимина на цитозин происходила “сама собой”, то есть в действие вступали механизмы репарации ДНК, которые обнаруживали и исправляли нарушение принципа комплиментарности.

Уметь редактировать не только ДНК, но и РНК важно потому, что РНК помимо переноса генетической информации из клеточного ядра в рибосомы играет также важную роль в регуляции работы генов. К тому же, воздействие на РНК кажется части исследователей более безопасным, поскольку, если при редактировании вдруг по каким-либо причинам окажется измененной фрагмент ДНК, который никто менять не собирался, это изменение останется в геноме, а если мы редактируем короткоживущую молекулу РНК, последствия такой ошибки будут лишь временными.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
Loading...
Подпишитесь
чтобы вовремя узнавать о новых спектаклях и других мероприятиях ProScience театра!
3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM iPhone MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi Адыгея Александр Лавров альтернативная энергетика Анастасия Волочкова «Ангара» антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика аутизм Байконур бактерии бедность библиотека онлайн библиотеки биология биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера бозон Хиггса британское кино Византия визуальная антропология викинги вирусы Вольное историческое общество Вселенная вулканология Выбор редакции гаджеты генетика география геология геофизика глобальное потепление грибы грипп дельфины демография дети динозавры Дмитрий Страшнов ДНК Древний Египет естественные и точные науки животные жизнь вне Земли Западная Африка защита диссертаций землетрясение змеи зоопарк зрение Иерусалим изобретения иммунология инновации интернет инфекции информационные технологии искусственный интеллект ислам историческая политика история история искусства история России история цивилизаций История человека. История институтов исчезающие языки карикатура католицизм квантовая физика квантовые технологии КГИ киты климатология комета кометы компаративистика компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор космос криминалистика культура культурная антропология лазер Латинская Америка лексика лженаука лингвистика Луна мамонты Марс математика материаловедение МГУ медицина междисциплинарные исследования местное самоуправление метеориты микробиология Минобрнауки мифология млекопитающие мобильные приложения мозг моллюски Монголия музеи НАСА насекомые неандертальцы нейробиология неолит Нобелевская премия НПО им.Лавочкина обезьяны обучение общество О.Г.И. онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты педагогика планетология погода подготовка космонавтов популяризация науки право преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека Протон-М психоанализ психология психофизиология птицы РадиоАстрон ракета растения РБК РВК РГГУ регионоведение религиоведение рептилии РКК «Энергия» робототехника Роскосмос Роспатент русский язык рыбы сердце сериалы Сингапур сланцевая революция смертность СМИ Солнце сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология Фестиваль публичных лекций физика физиология физическая антропология финансовый рынок фольклор химия христианство Центр им.Хруничева школа школьные олимпиады эволюция эволюция человека экология эмбриональное развитие эпидемии этика этнические конфликты этология Юпитер ядерная физика язык

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 495 980 1894.
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.