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 С помощью ускорителей ученые имитируют процессы, происходившие в первые мгновения жизни Вселенной. Так пытаются решить загадки наблюдаемой реальности: почему материи больше, чем антиматерии, состоят ли кварки из других частиц, как сохраняется барионное число. В этот раз анализ столкновений на коллайдере RHIC предоставил сильное свидетельство того, что барионное число переносится не кварками, а глюонной перемычкой внутри протонов.
Восьмилетнее исследование привело к выводу, противоречащему популярным стереотипам о вреде цифровых гаджетов для подрастающего поколения. Большое количество времени, проведенного перед экранами смартфонов, компьютеров или телевизоров в детстве, оказалось напрямую связано с более высокими когнитивными способностями в подростковом возрасте.
Археологи изучили одну из погребальных камер древнеегипетской гробницы и проследили, как менялась организация захоронений от XXV династии до птолемеевского периода. Исследователи пришли к выводу, что кажущийся беспорядок в гробнице на самом деле подчинялся определенной логике.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Анализ почти 69 тысяч видов насекомых помог опровергнуть главенствующую теорию эволюции, которая полвека объясняла устройство колоний пчел, муравьев и ос. Исследователи выяснили, что общепринятый генетический фактор сам по себе не приводит к разделению труда, а настоящий секрет их коллективного выживания кроется в совсем других биологических чертах.
У любителей кофе выявили расхождение в уровнях тестостерона: одна форма этого гормона повышалась вместе с количеством выпитого, а другая, напротив, снижалась. Результат оказался особенно интересным на фоне изменений других показателей, связанных с обменом веществ и здоровьем сердца.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
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