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 Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
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