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
Очень даже с одобрением. Ведь можно написать иначе - повышение целевых действий вводимых препаратов.
Время покажет. В 21:00.
Я соглашусь с gerstall - чепчики бросать даже не то, что рано, а вряд ли получится вовсе. Начнем с того что товарищ работает в физическом институте (физтехе - МФТИ) и к биологии имеет отдаленное отношение. Во-вторых - очень хотелось бы прочитать оригинал статьи, но- да - дороговато, да и не получится. Может кто-то знает что он написал в физтехе из подобного (быстро и навскидку не нашел). В-третьих из того, что я прочитал в абстракте я понял, что я ничего не понял, а то что понял - меня крайне озадачило. Рисунок в абстракте озадачл меня просто чуть более чем полностью, даже если предположить что речь идет о прокариотах. Картинка где рибосома делает белок а рядом тусуются одноцепочные ДНК и вовсе поставила в тупик - как это ве связано с экспрессией гена?
Короче нужно смотреть подробно. Пока видится технарь, который использовал биологию как инструмент создания логических переключателей, для имитирования логики компа, при этом в биологии человек не ориентируется на все 100.
А чем физика от биологии на уровне молекулярных связей ДНК отличается? Одно вытекает из другого.
Я дипломатично промолчу.
Ответа не будет, понял. Надеялся про божественную искру услышать.
Наслаждайтесь бесплатно
https://disk.yandex.ru/i/Z9vw1p36VXB_UQ
Большое спасибо!
По дефолту учОные "выяснят" ( если Хозяева разрешат конечно, что маловероятно), что движениями Тени "тела" управляет таки тот, кто её отбрасывает.
с ковидом и свинячье-птичьими гриппАми будет покончено? или выведут их новые более опасные разновидности? учёные такие большие затейники, всю дорогу делают как можно хуже и хуже
Не пора засекретить все разработки и открытия в области ДНК?
Если начнём секретить мы, то будут секретить и от нас. И мы в итоге отстаём на десятилетия. Ибо многие тысячи учёных всего мира (из тех что обмениваются своими открытиями), и количественно и качественно превосходят тех несколько десятков или сотен специалистов, что работают в этой области у нас в России.
По вакцинам заметно, как "превосходят". Толкнули в Европу пфайзера на 71 млрд и толку никакого.
Опять отдали своё изобретение врагу.
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
Печально, набежала куча комментаторов со словами: я ничего не понял, но "отдали \ украли \ сорвали покровы" - вибирай по вкусу.
А на деле товарищ попытался сделать переключатель из ДНК. Химико-физическими методами. Пробуют это давно, практического выхода не имеет, познавательную и инструментальную - имеет.
И главное - к процессам, происходящим в живой клетке, в том числе наследственности, эта работа никакого отношения не имеет.
Совершенно точно. Из ДНК и слоника в сервант можно сделать, но это не будет иметь никакого отношения к реальной биологии.
Открыта целая дверь в новую среду!!! В новое будущее.
Так что не приумаляйте.
Фричество и постмодернизм уже на высшем уровне
а почему все достижения отечественной науки нужно мгновенно сливать во вражеские журналы?
Очень хороший вопрос. Все потому, что российская наука подчиняется мировой практике, когда научные звания и степени присваиваются при наличии достаточного количества публикаций в мировых научных изданиях. Зачем?
Ну всё, готовьте плечо для "добровольной" вакцинации, прибивкой "от всего".
Я тоже ни хрена не понял (в биологическом смысле), а в общечеловеческом, можно сделать пару замечаний.
- это важное событие и оно в пику нытикам, что современные люди тупые и неспособные к открытиям в науке;
- философское замечание-параллель, что отдельный всплеск (флуктуация) способна кардинально изменить нечто до этого незыблемое. Это как маленький комок, приводящий к лавине или это как личность, которая способна повлиять на ход всемирной истории.
Так что событие очень важное, при том если учесть, что ученый из русского мира.!!!
Нужно срочно зашифровать его открытие. Выделить профильным организациям грант и пусть разрабатывают лекарство от рака и других страшных болезней.
Да-а уж... В физике тупик и физики потянулись в биологию? А что делать? Кушать-то хочется. А самое главное - как актуальненько в свете проталкивания очередной партии "вакцинозелья"! И как наукообразно обосновано и как перспективно! Под такую многообещающую тему можно ещё огромную кучу грантов освоить. Здорово ведь!?! ДНК, ни много ни мало, оказывается обрабатывает информацию. И даже каждая клетка мышцы "пятой точки", можно сказать "мыслит". А чем тогда занимаются мозг и сознание? И где оно (сознание/память) вообще расположено? Даже светила нашей медицины Академик Академии медицинских наук РФ, директор Научно исследовательского института Мозга (РАМН РФ), нейрофизиолог с мировым именем д.м.н. Наталья Петровна Бехтерева говорит:
«Гипотезу о том, что мозг человека лишь воспринимает мысли откуда-то извне, я впервые услышала из уст нобелевского лауреата, профессора Джона Экклза. Конечно, тогда это показалось мне абсурдным. Но потом исследования, проводимые в нашем Санкт-Петербургском НИИ мозга, подтвердили: мы не можем объяснить механику творческого процесса. Мозг может генерировать лишь самые простые мысли типа, как перевернуть страницы читаемой книги или помешать сахар в стакане. А творческий процесс — это проявление совершенно нового качества»…
"Мозг не является источником нашего сознания"
"Душа есть и она бессмертна"
А тут оказывается всё просто: "...ДНК может хранить и передавать информацию..." И почему до сих пор наши доблестные физики не придумали химических накопителей данных? Наверное потому, что это глупость и такой накопитель ничего сохранять не может. А одна и та же химическая реакция при разных температурах имеет разную длительность. Ан нет, это у всех нас не сможет сохранять информацию, а у некоторых очень даже в больших количествах и "...позволяет создать 572-битную ячейку обработки информации...". Ещё оказывается и обработать может! О как!!
Во всей этой галиматье я вижу ключевое: "...позволит качественно улучшить специфичность генной терапии и безопасность ДНК/РНК-вакцин...". В господа бога ещё поиграть захотелось? Касаемо улучшить, тут понятно, что не улучшит, тем более что медики-биологи ещё до сих пор не понимают как устроена и как работает та же наша ДНК.
И кстати, что-то мне подсказывает, что как-то "скоропостижно" покинул этот бренный мир наш же выдающийся ученый по вопросам волновой генетики Петр Петрович Горяев...? И как раз перед началом короноистерии с генетическими вакцинами...?
"Морфогенетические поля и "поля сознания"
Всё - дальше можно не продолжать. Безусловно в клетках протекают химические реакции (метаболизм называется), а любой химический (и биологический) компонент состоит из атомов, но... тогда пусть для начала наши доблестные учёные обоснуют и покажут в чём разница между живой и не живой материей? В чем разница между сложным углеводородом и живой клеткой? Что такое жизнь в принципе? А не просто констатируют это как имеющий место факт без объяснения.
"Живая материя. Закономерности возникновения жизни в космосе"
Кто такие слабоафины ?
Ну вот, а какой был шум по поводу генетических алгоритмов. Все задачи на свете ими пытались решать. Это сейчас нейросетями и бездонным обучением все решают, и мы уже про это рожи кривим, а раньше плевались на генетические алгоритмы. У нас даже какая то вьетнамская аспирантка не поленилась проверить - годится только как грубое начальное приближение, точное решение то бишь глобальный оптимум никогда не находит. А тут какая закавыка - генетические алгоритмы - в смысле первоисходники - оказались не такими тупыми, а очень даже изощренными. Те на пути тупой комплементарности невозможно достигнуть совершенства. А в этой работе более тонкие механизмы. Такое ощущение что "генетические алгоритмы" скоро снова пустят в дело, на новом уровне.
Аффигеть достижение, термодинамика 19 век, если смешать что-то в больших концентрациях то что-то обязательно получится как минимум в малых концентрациях....
Британские вучёные бьются в истерике от зависти....
и чего ждать? смесь бульдога с носорогом?
Однажды человек сам себе докажет, что он и есть биоробот с ИИ, и не более.
Страницы