• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
18.03.2023
Михаил Орлов
3
1 317

Биологи защитили бактерию от вирусов с помощью «генетического файрвола»

6.8

Вирусные инфекции происходят из-за универсальности генетического кода, то есть общих правил «чтения» ДНК. Авторы новой статьи в Nature изменили эти правила в геноме кишечной палочки E. coli, сделав бактерию совершенно нечувствительной к вирусам (бактериофагам). Созданный учеными «генетический файрвол» к тому же предотвращает случайный перенос трансгенной ДНК — как в клетку, так и из нее.

Бактериофаги на поверхности E. coli
Бактериофаги на поверхности E. coli / © Eye of Science Science Source / Автор: Татьяна Соловьёва

Все живые организмы и многие «не вполне живые» вирусы используют ДНК в качестве хранилища генетической информации. Более того, универсальны и принципы, на основе которых кодирующие области ДНК используются для синтеза других биомолекул — РНК и белка.

Именно общность генетического кода позволяет вирусам использовать клетки — для копирования их собственных геномов и сборки новых вирусных частиц. Она же делает возможными создание ГМО и горизонтальный перенос генов — то есть заимствование ДНК одной клетки другой, что характерно прежде всего для бактерий.

Со всем этим беспорядочным потоком ДНК решили побороться авторы новой статьи в ведущем научном журнале Nature. Они создали «генетический файрвол», останавливающий попадание в клетку и вовне ее чужеродных генов, которые переносят вирусы и так называемые мобильные генетические элементы (транспозоны). Для этого биологи модифицировали геном кишечной палочки (Escherichia coli) таким образом, чтобы вирусы в итоге в принципе оказались не способны ее заражать.

Для начала авторы решили просто убрать некоторые из кодонов (единица хранения генетической информации в ДНК, три последовательных нуклеотида) из генома бактерии. Так они получили «сжатый» геном (condensed) E. coli, который использует всего 61 кодон вместо обычных 64. Однако это не сработало: некоторые вирусы смогли приспособиться к изменениям генома и по-прежнему заражали клетки.

Поэтому исследователи перешли к другой стратегии: они поменяли смысл двух кодонов — вместо одной аминокислоты (серина) те стали кодировать другую (лейцин). Две молекулы очень сильно отличаются, поэтому замена серина на лейцин приводит к поломке синтезируемого вирусного белка и невозможности копирования самого вируса.

Действительно, полученные штаммы бактерий приобрели устойчивость ко всем 12 вирусам (бактериофагам), которыми их попытались заразить.

Оказалось, что «файрвол» в ДНК к тому же эффективно предотвращает неконтролируемый перенос чужеродных генов, что подтвердили с помощью небольшой кольцевой ДНК (плазмиды). Это чрезвычайно важно для того, чтобы модифицированные и перенесенные из одного генома в другой гены не могли попасть в окружающую среду и какие-то другие организмы. Такая «утечка генов» представляет собой одно из главных опасений, ограничивающих применение ГМО.

Кстати, чтобы новая, устойчивая к вирусам и потому более жизнеспособная E. coli сама не могла «сбежать» из лаборатории и натворить бед, ученые сделали ее зависимой от особой аминокислоты. В природе это соединение отсутствует, и потому модифицированная бактерия там попросту не выживет.

Новая работа имеет огромное значение, ведь она может стать основой для получения клеток, которые полностью нечувствительны к вирусам и прочим формам чужеродного генетического материала. Авторы надеются, что это открывает перспективы радикального решения проблемы вирусных инфекций.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 14:25
Дарья Г.

По оценкам ученых, «свободных» планет в Млечном Пути может быть в 20 раз больше, чем звезд. Так как планеты сами не светятся, разглядеть их сложно: их ищут гравилинзированием, лучше всего обнаруживающим самые массивные планеты типа Юпитера. Но вот удалось найти еще одну такую «сироту», причем не массивную с Юпитер, а земного размера. И ученые уверены, что это лишь первая находка из многих.

Позавчера, 13:05
Александр Березин

В норме чем больше становится видов в группе, тем острее они конкурируют между собой, что сначала замедляет возникновение новых видов, а затем ведет к вымиранию. Новая научная работа показала, что у рода Homo ситуация почему-то была обратной: чем больше видов он образовывал, тем быстрее возникали новые дополнительные. Среди позвоночных подобных примеров нет, только среди жуков на изолированных островах. Ученые выдвинули ряд гипотез, позволяющих объяснить столь удивительный результат.

18 апреля
Юлия Трепалина

Во время проживания в отелях туристы, как правило, расходуют ощутимо больше воды, чем у себя дома: из-за долгого плескания в душе разница может доходить до 250 литров в день. В новом исследовании ученые с помощью эксперимента показали, как побудить отдыхающих пользоваться водными ресурсами экономнее.

16 апреля
Ольга Иванова

Американские исследователи пришли к выводу: тихоходки способны повышать уровень продуктов генов репарации ДНК до такой степени, что это позволяет сделать их одними из самых распространенных в своем геноме. Среди прочего это помогает им выдерживать экстремальную радиацию.

17 апреля
НИУ ВШЭ

Северный Кавказ играл ключевую роль в древней колонизации Евразии и формировании ее культурного и генетического наследия, однако до сих пор не до конца изучена генетическая история носителей местных культур. Ученые впервые провели глубокое секвенирование древней ДНК представителей кобанской культуры, сформировавшейся в позднем бронзовом веке на Северном Кавказе, и сравнили ее с генетическими данными современных народов Кавказа. Результаты работы подтвердили роль носителей кобанской культуры как древнего генетического моста между бронзовым и железным веками на Северном Кавказе.

18 апреля
Юлия Трепалина

Во время проживания в отелях туристы, как правило, расходуют ощутимо больше воды, чем у себя дома: из-за долгого плескания в душе разница может доходить до 250 литров в день. В новом исследовании ученые с помощью эксперимента показали, как побудить отдыхающих пользоваться водными ресурсами экономнее.

8 апреля
Василий Парфенов

Режим работы, количество трудовых часов в неделю и экономическую стабильность профессии прочно ассоциируют с благополучием человека. Количественно и качественно определить эти взаимосвязи получается редко — нужны большие выборки респондентов и длительное время наблюдений. Автор новой научной работы использовал долговременное исследование более чем семи тысяч американцев, чтобы выявить основные эффекты паттернов трудовой деятельности на психическое и физическое здоровье работающих людей.

28 марта
Игорь Байдов

Американская компания JetZero, которая обещает произвести фурор в гражданской авиации, получила сертификат летной годности на испытания уменьшенной копии разрабатываемого ею сверхэффективного реактивного авиалайнера со «смешанным крылом». Предстоящая программа летных испытаний будет направлена на оценку летно-технических характеристик самолета, его устойчивости и управляемости.

21 марта
Дарья Г.

По спектральным данным от «Джеймса Уэбба» и результатам компьютерного моделирования атмосферы астрономы показали, что экзопланета LHS 1140 b — мир-океан. Причем по характеристикам это лучший на сегодня потенциально обитаемый мир, подходящий для пристального изучения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

3 Комментария

Илья Дзен
18.03.2023
-
1
+
переживал сильно, пока предпоследний абзац не прочел. Впрочем, написать можно все что угодно. Ждем новую пандемию. Пандемию дрища
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: