Биологи защитили бактерию от вирусов с помощью «генетического файрвола»
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Сотрудники Центра языка и мозга НИУ ВШЭ приняли участие в редкой для детской нейрохирургии операции с пробуждением у 11-летнего пациента с фармакорезистентной эпилепсией. Совместно с врачами НПЦ специализированной медицинской помощи детям имени В.Ф. Войно-Ясенецкого в Солнцево они сопровождали удаление участка левой височной доли, где был выявлен эпилептический очаг.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Анализ ДНК и изотопный анализ зубов показали, что мужчина генетически был связан с саамскими популяциями, но часть жизни провел за пределами Финляндии — возможно, в Исландии. Авторы нового исследования пришли к выводу, что на рубеже XVI-XVII веков саамские сообщества не были изолированы, как предполагали многие исследователи. Люди путешествовали на далекие расстояния и поддерживали контакты с дальними регионами Северной Атлантики.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина предложили подход к отбору малодебетных нефтегазовых месторождений, которые составляют около 88% нераспределенного фонда нефтяных участков. Модель расчета поможет вовлечь в экономический оборот от 400 до 600 миллионов тонн ранее нерентабельных запасов.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии