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.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
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.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
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.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
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.
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