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 храниении 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 1000 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.
1
Комментарии
Чтобы сделать биологический компьютер, мужчина должен взять женщину и возлечь с ней на ложе. Примерно через четыре года получившийся биокомпьютер можно начинать учить математике, а также всему остальному
Формально компутер (вычислитель) сам себе задачу поставить не может. Его можно научить искать оптимальный метод решения (запрограммировать), но не ставить самому себе задачи.
Поэтому компуктеру нужен пользователь, обладающий волей. То есть свойством сознания, заключающимся в способности сознательно управлять своими эмоциями и поступками.
С этой точки зрения человеческое тело (включая мозг) является биомашиной (ЦПУ плюс перифирия), куда внедрены сознание и воля пользователя.
Решение довольно неряшливое, на мой вкус. В основном из-за заложенной при проектировании безусловной деградации биомашины со временем.
Забавно, что вы поместили именно мозг в скобки, хотя правильнее, на мой взгляд, было бы помещать туда именно периферию, т.к. именно мозг это генератор/преобразователь/хранитель опыта. Если верить Черниговской, то мозг потребляет 50% производимой энергии тела и вся эволюция собственно это эволюция ради мозга (не цитирую, но примерно дословно).
А почему решение неряшливое? Деградация имеется ввиду физиологическая (как отдельной особи) или когнитивно-психологическая (как совокупности)? Полагаю, вы всё же имели ввиду первый вариант. Но именно такая деградация необходима, т.к. она обеспечивает целую гамму задач:
Деградация не при проектировании заложена, а возникла следствие нештатной работы первых двух экземпляров. Затем был проведён реинжениринг. Откорректированным проектом предусмотрено в дальнейшем бессмертное недеградирующее состояние после прекращения эксплуатации сегодняшних типов.
Странные у вас вкусы.... Если вам дать бессмертное тело то, лет через 350-400 у вас останется только одна мысль, как бы самоубиться, если раньше "колпак не отъедет"......
с чего вдруг? в мире столько интересного, что 400 лет ерунда. это если есть свобода выбора, чем заниматься.
Есть такая штука в человеке как "психическое здоровье" боюсь она не справится с таким сроком....
Не хочется вас разочаровывать, но боюсь все люди разные, не надо под одну гребёнку
"Неряшливое решение" - это решение, нестабильно и неоптимально выполняющее поставленные задачи. Но с чего вы взяли, что именно такое решение (материальное тело) плохо выполняет задачу подготовки души к переходу в мир иной?
Прикол в том, что все зависит от процесса записи софта на зард, в быту называемом - воспитание и обучение. Вполне можно из родившегося слепить и бездушную, не имеющую своих желаний машину без воли.
И, да, что есть воля? Это апрограммированное решение шаблонов задач в прописанных рамках. Мы и сейчас находимся в рамках, просто предпочитаем делать вид, что их не видим.
Так это же перефразирование третьего закона Архимеда. И следствия из него.
По большому счету биологическим компьютером является любая живая клетка.
Таких биокомпьютеров миллионов 10 уже на берегу Мёртвого моря. А по планете и поболе будет. В телевизор плюнь - попадёшь в биокомпьютер 100%
Заказчиков "современной научной мысли" не интересуют твари божие с пусть пока и потенциальной но таки свободной волей. ( При чём на любых носителях. Реальный ИИ на неорганике им тоже не нужен)
Им Идеального Раба подавай.
Тут не к созданию компьютера дело идет а к другому, кмк.
Если принять за х-компонент мрнк ген из вакцины, то осталось прислать некий Б, не способный напрямую влиять на А-ген человеков...
Ай, молодец! Сразу смекнул!
Фундаментальное открытие. Сделано на госденьги. А прикладные открытия опять в иностранных мастерских сделают. Деньги истрачены, а доход иностранцы получат. Государство прикладную науку не оплачивает. И российские богатеи не вкладываются, а складируют деньги за границей.
Радостно, что умные люди есть. Но и грустно, что будет как всегда. Такой обычай заведëн ещë коммунистами. Они с размахом деньги теряли
Коммунистов уже тридцать лет как нет, а идиотов в России по прежнему как грязи.
Генетикам надо придумать таблетку чтоб в России идиоты и дураки реже рождались. Тогда заживём...
Зря!
Не дураки, а ленивые мечтатели.
Самое контрастное, это разговоры в деревне, тебе бы взять молоток и тупо пару досок прибить, но нет дай потрепать как космические корабли бороздят большой театр... В городах вроде чуть меняется народ, но скорее просто ошибка с выборкой общения...
в деревне общение строится по другому. Если тебе надо взять молоток - ты идешь и берешь. Если тебе надо потрепаться - ты идешь и треплешься. Примерно так же в городах люди выбегают из офиса покурить или отвлекаются на кофе и ВК.
Лень есть способ экономии энергии. Максимальный результат за минимум усилий.
Особенно обидно, когда они постоянно о себе напоминают.
Медицина пока еще доступна в России. Приезжай и лечись, хохолик-колчаковец
Открылась бездна, звёзд полна.
"Звездам числа нет, бездне - дна..."
Гениальные строки на самом деле, вся космогония в них уместилась
Вот тут да. Оказалось вдруг, что уравнение типа "двойная спираль ДНК" имеет не строгое число однозначных ответов, а великое множество разнообразных и труднопрогнозируемых, если всё происходит не в стерильных и изолированных лабораторных условиях, а в живых биологических системах. И до этого было мало понимания, что и как в организмах делают 30.000 различных белков, а тут уж вообще.
А как просто всё казалось 50 лет назад: щас расшифруем, и будем богами.
Так в этом-то весь и смысл. Человек, как биосистема, был создан с гарантированно устойчивой уязвимостью. Если бы геном поддавался однозначной расшифровке, то и манипуляции с ним были бы однозначными. А что сделает человек первым, как только получит в руки такой надёжный инструмент? Ну ессесно, обеспечит себе биологическое бессмертие, т.е. удалит из своего организма функцию старения.
Но бессмертие прямо и непосредственно противоречит задачам, под которые был создан Человек. Человек на пути поиска бессмертия не должен решить её таким простым путём. Проблема смерти значительно шире биосистем, т.е. распространяется и за их пределы. Смерть это одна из фундаментальных характеристик нашего мира, и именно там и нужно искать её решение.
А бессмертие только Человека — это натуральное читерство, за которое Человек будет наказан и даже уничтожен, что не раз уже и происходило. Чтобы такое уничтожение не происходило раз за разом, биология человека непрерывно совершенствуется именно в сторону гарантированной уязвимости. Т.е. старение и смерть вшита в наш геном на таком глубоком и базовом уровне, и обставлена таким количеством вспомогательных предохранителей, что никакими современными научными средствами она не решается и в ближайшие столетия решена не будет. На каждом следующем уровне изучения учёные будут находить очередную проблему и сложность, которая усложнит их задачу поиска "лекарства от старости" на порядок.
Собственно, в статье очередная такая.
И казалось бы условно - разумному существу это всё должно ясно сказать что нехрен в Этом направлении рыть вообще. Есть другие,куда интереснее и продуктивней...
Но чертей диалог с высшими силами не интересует. Они ради своих одержимостей абсолютной тирании, готовы этот кактус вечно жрать; и что характерно, всех им активно и эффективно не сопротивляющихся заставлять.
Представляется, что просчитать эффект тех же мРНК-вакцин не получится из-за огромного объёма возможных событий.
Это вы про побочку. А вот если работать целенаправленно, то "вдруг" может случиться, что все население вакцинированное мРНК:
- разом помрет
- отрастит жабры
- станет устойчивым к ...
- станет бесплодным
И.т.д и.т.п.
Дали амерзам ещё один крипич в стеклянном доме человечества. Лечить они будут. Ага. Щаз.
Тоже мне открытие.... Что перенос информации между ДН/РНК происходит с помощью вирусов и фрагментов генов при делении.
Невнимательно читаете. Написано:
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.
Речь идет о передаче информации не при делении, не у связанных напрямую нуклеотидов, а о возможности ее передаче через посредников, через концентрацию среды. Другой механизм совсем.
о возможности ее передаче через посредников, через концентрацию среды.
Вы увидели, что передача информации идет через пространство (поля) ? У вас чрезмерное воображение.
Какие поля? Не выдумывайте лишнего. В тексте написано:
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.
Где Вы увидели поля и сумели применить воображение?
Я в этом не увидел ничего нового, это обычно. "Х" мной было названо тем, чем оно является в действительности, (вирусы и фрагменты генов). Что вообразили вы, мне не понятно.
То есть весь инжиниринг молекулярный с помощью CRISP(R) ножниц был в пользу бедных и ничего гарантировать не может по определению, я правильно понял?
Идеально - вакцины должны быть индивидуальными, но пока такое невозможно. Открытия в этом нет, завлаб решил статейку пихнуть.
Очень интересно, ни хрена не понял. Надо статейку скачать, может там попонятнее.
Это круто!
Величайшее открытие человечества!
И что интересно -- в нем есть несколько знакомых букв!
Очень мне этот сайт зашёл за то, что в комментах можно почерпнуть полезностей от людей нетривиальных.
Я не понимаю зачем заставлять комрадоff лопатить тоннами шлак? Какая-то мания флудорастии...
Или за печатный знак прилетает доля малая(
Аденин - тимин (или урацил), цитозин - гуанин ...
Так копируется ДНК, чтобы можно было из цепочки нуклеотидов создать цепочку аминокислот (т.е. белок (фермент))
Но, оказывается, это не единственный механизм.
То есть, становится непонятно, как в клетке гены работают
В переводе на русский:
Раньше думали, что ДНК - это сложно, а оказалось, что гораздо сложнее.
Вот да
К сожалению, в подобной форме выглядит как псевдонаучный бред. Ничего не понятно, но очень интересно. Лучше было бы процитировать самого автора по ссылке: "я открываю феномен «коммутации цепей» — принципиально иной механизм хранения и обработки информации ДНК/РНК, основанный на обратимых низкоаффинных взаимодействиях принципиально некомплементарных нуклеиновых кислот. Я демонстрирую этот механизм, конструируя схему памяти, 5-минутную схему извлечения квадратного корня для 4-битных входных данных, содержащую только девять обрабатывающих одноцепочечных ДНК, имитирующую логический элемент И с 572 входами (превосходящий разрядность современных электронных компьютеров)"
Статья стоит 32 доллара, а из превью совершенно не понятно, получилось ли у автора создать ячейку памяти в реальности, или он просто предлагает модель. Если получилось, то все это восхищенное словоблудие не нужно - и так понятно, что достижение серьезное. Если не получилось - тем более не нужно, реальность может оказаться далекой от предположений. В превью не указано, что ячейку удалось создать, поэтому платить не вижу смысла, да и понторезность автора не одобряю. Всеми этими низко-высоко афинными взаимодействиями белков занимаются тысячи людей, пишутся вагоны статей, и не особо понятно что там у автора может быть оценено в 32 доллара. Да и в принципе делать ссылку на русском сайте на английскую статью как-то...
Речь то не о ячейке. Ячейка - одна из возможностей. Главное открытие - коммутация некомплиментарных генов.
Кстати про чебурашек в статье - ни слова. Заговор ?
Это конечно прелестно, что Вы разбираетесь в чебурашках и коммутации некомплиментарных генов. Я вот некоторые статьи попроще могу осилить, например эту, а вот как там у чебурашек идет коммутация некомплиментарных генов и в чем там конкретно научная новизна - не понимаю. И автор публикации на ресурсе тоже не понимает. И автор исходного слюнявого материала. Возможно, что-то понимает автор научной статьи, но он не снизошел поделиться с нами своим достижениями на русском языке. Так может Вы представите это открытие так, как оно должно быть представлено в приличном обществе?
Сколько раз я уже покупался на эту фигню: то цитоскелет у них наследственностью занимался, то клетки между собой по УФ общались, то еще какая далее никем не подтверждаемая эпидерсия. Новости фундаментальной биологии от нашей "родины слонов" требуют проверки как минимум в течение 2 десятилетий, с кучей подтверждений.
Судя по мутному тексту статьи очередная лажа, причем еще и журналистами изнасилованная.
На святое замахнулся. Бил Гейтс и Пфайзер смотрят с неодобрением.
Страницы