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 Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Космические силы США заказали 36 спутников для орбитального слоя системы противоракетной обороны Golden Dome. Контракты на общую сумму около 1,75 миллиарда долларов получили Sierra Space и L3Harris. Аппараты должны предупреждать о ракетных пусках и сопровождать цели, включая гиперзвуковые и баллистические ракеты.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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