В Пермском Политехе разработали технологию, которая позволит более точно редактировать гены
В последние десятилетия получила развитие синтетическая биология, в рамках которой создают уникальные биологические системы с «запрограммированными» функциями и свойствами. Результаты этих исследований можно использовать в разработке биосенсоров, платформ для доставки лекарств и биокомпьютеров. Ученые из Пермского Политеха повысили точность работы репрессилятора – искусственной замкнутой цепи, которая позволит прогнозировать поведение генетических систем.
Результаты работы ученые опубликовали в журнале «Компьютерные исследования и моделирование». Разработка была реализована при поддержке Министерства науки и высшего образования России и НОЦ мирового уровня «Рациональное недропользование». «Синтетическая биология позволяет создавать искусственные цепи ДНК и биологические системы, «программируя» генетический код живых организмов.
В частности, это поможет в разработке биосенсоров, платформ для доставки лекарств и биологических компьютеров. Предполагается, что можно спрогнозировать поведение генетической системы до ее воплощения в жизнь. Модель искусственной генной цепи – репрессилятора – позволяет воспроизводить динамические процессы, происходящие при экспрессии генов», – рассказывает один из разработчиков, аспирант кафедры прикладной физики Пермского Политеха Максим Бузмаков.
Первый репрессилятор создали в 2000 году. Он представляет собой замкнутую малоразмерную цепь из трех генов, которые подавляют возможность производства белка друг друга. Гены имеют естественное происхождение, но в такой комбинации в природе не встречаются. По словам ученых, благодаря подобному устройству цепи возникают колебания концентраций белка, которые обеспечивают функционирование клеток.
Ученые Пермского Политеха описали динамические процессы в искусственной генной цепи и усовершенствовали точность ее работы. Для этого они предложили использовать репрессилятор с запаздыванием. По их словам, процессы экспрессии генов состоят из многоэтапных реакций, в ходе которых образуются ансамбли сложных органических соединений. Эти процессы распределены по пространству, растянуты по времени и идут с запаздыванием. Сильные отклонения величин в генной цепи и небольшое количество молекул требуют учета случайных и неопределенных факторов.
«Уникальность технологии заключается в методе моделирования генетической системы. Мы заменили процессы транскрипции и трансляции генов запаздыванием экспрессии. Это позволило значительно упростить модель, не потеряв динамических свойств системы. Модель дает представление о том, как изменяется концентрация белка в системе с течением времени.
Наша разработка также позволит отслеживать движение белковых полей в пространстве в результате взаимодействия клеток с репрессиляторами», – поясняет научный руководитель разработчика, заведующий кафедрой прикладной физики Пермского Политеха, ведущий научный сотрудник, доктор физико-математических наук, доцент Дмитрий Брацун.
Ученые создали численный алгоритм и программный комплекс, а также провели их тестовые расчеты. Это позволило получить более точную информацию о поведении системы, что не удавалось сделать ранее с помощью других методов.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Звезды типа Солнца в конце жизни превращаются в пульсирующего красного гиганта, а потом – в белого карлика. Ранее считали, что на этом этапе их планеты становятся слишком холодными, ведь белый карлик светит слабо. Новые наблюдения показали, что все намного сложнее и планета может даже прибавить свою температуру. Примерно в 80 световых годах от Земли лежит белый карлик WD 1856. Хотя он всего вдвое легче Солнца, по размерам близок к нашей планете (примерно на треть больше). За счет этого у него огромная плотность, поэтому, несмотря на отсутствие в нем термоядерных реакций (топливо уже кончилось), поверхность этой «мертвой» звезды разогрета почти до пяти тысяч градусов.
Биологи нашли особый тип стволовых клеток, которые просыпаются в среднем возрасте и активно производят новый жир на животе. Открытие сделали благодаря масштабным экспериментам на мышах и анализу человеческих тканей. Результат объяснил природу возрастного ожирения и дал новую цель для будущих лекарств.
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.
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