0
2721
Газета Наука Печатная версия

11.01.2017 00:01:00

Геномный хаос удалось смоделировать

Клубок молекулы ДНК все же поддается редактированию


3D-спутанность нитей ДНК в ядре клетки. Иллюстрация из журнала Scientific Reports

Эрвин Шредингер, один из отцов-основателей квантовой физики, ввел понятие спутанности (энтенглмента) для объяснения эффекта мгновенной передачи информации о квантовом состоянии от одной частицы к другой, иногда находящихся на огромных расстояниях. Против этого выступал Альберт Эйнштейн, не признававший связи на расстоянии. А вот биологам приходится иметь дело с гораздо большей спутанностью генома, который в норме прекрасно «распутывается» по мере развития эмбриона и далее – по жизни организма.

Итальянские специалисты из Международной школы передовых исследований в г. Триест с коллегами из университета Осло создали очищенную от белков 3D-модель генома человека, поражающую спутанностью клубка нитей ДНК. Об этом сообщил журнал Scientific Reports.

Модель выявила в этом, казалось бы, хаосе строгие закономерности соседствования участков хромосом («сближения пар» – proximity pairs), определяющих стадии развития организма и его тканей. Ученые сравнивают свою модель с 3D-картой города, в котором офисы и предприятия располагаются не только в плане, но и на разных этажах зданий (как шикарные отели на верхних этажах небоскребов). С увеличением разрешения карты все больше проявляется функциональное соседство указанных пар. Нечто подобное можно видеть на примере микробных биопленок, образование которых препятствует проникновению к клеткам антибиотиков и повышает опасность внутрибольничных инфекций.

Из четырех биополимеров два – протеины и нуклеиновые кислоты (НК) – являются более «равными». Первые представляют собой цепь из аминокислот, соединенных пептидной связью (С–N), вторые же имеют сахаро-фосфатную цепочку. Как сообщает журнал Nature Communications, биохимики создали гибрид в виде пептидных нуклеиновых кислот (ПНК – PNA), одна из цепей которых представлена полипептидом. В университетах Карнеги г. Питсбурга и Йеля эти ПНК использовали для исправления – пока у мышей – одной из форм анемии.

Сейчас многие слышали о талассотерапии, или накладывании морской гальки на область позвоночника. Талассой греки называли одну из наяд моря, отсюда и название процедуры. Врачи же знают о таком заболевании, как талассемия – «кровь моря», – которым часто страдают жители южных приморских районов. Болезнь вызывается мутацией в гене бета-цепи гемоглобина, которая повышает сопротивляемость людей малярии.

Еще одна мутация в гене, приводящая к замене глютаминовой аминокислоты на валин, дает более опасную серповидно-клеточную анемию (СКА). При ней красные кровяные тельца (эритроциты) обретают форму лунных серпиков, откуда и ее название.

Упомянутые ПНА раскрывают двуцепочную ДНК, что облегчает доступ к ней фермента-редактора для исправления мутационного дефекта. Сконструированные учеными последовательности помогают ферменту нацеленно, адресно подобраться к гену, к тому же ПНА, легче заключить в полость наночастицы, легко проникающие в клетки. Испытания нового подхода на мышах показали, что его эффективность пока не превышает 7%, однако и этого уже достаточно для исправления фенотипа, то есть болезненного состояния. Название статьи подчеркивает «коррекцию бета-талассемии у живых мышей с помощью ген-редактирования и наночастиц».

Летом 2016 года сотрудники университетов штата Теннесси в Мемфисе и Пенсильванского в Филадельфии сообщили в журнале Nature Medicine об исправлении бета-талассемии и СКА в культуре клеток, которые были выделены у больных детей. Ученым с помощью генетического редактирования удалось «вырезать» регулирующий участок гена белка, осуществляющего переключение синтеза бета-цепи гемоглобина с эмбриональной формы на взрослую. Первая связывает кислород из крови матери, вторая – из воздуха, где концентрация газа достигает 20%.

Около пяти лет назад в научный обиход было запущено словосочетание «персонализированная медицина». Речь шла о том, что применяемое лечение должно учитывать геномные особенности данного человека, потом заговорили о «прецизионной», или точной, медицине. Смена слов была вызвана неоправданностью ожиданий и необходимостью более широкого популяционного секвенирования (определения специфических последовательностей ДНК). Теперь, с вхождением в практику новых методов ген-редактирования, ученые, определяющие геномные профили людей, станут более свободными от «стигмат» последовательностей. Эти «стигматы» смогут исправлять на благо человеку.  


Комментарии для элемента не найдены.

Читайте также


Создатель «Новых людей» возглавил партию

Создатель «Новых людей» возглавил партию

Евгений Солотин

Алексей Нечаев уверен, что власть должна уделять больше внимания не Ливии и Сирии, а российским регионам

0
1758
Как развивалось арбитражное производство при экс-главе экономколлегии ВС Олеге Свириденко

Как развивалось арбитражное производство при экс-главе экономколлегии ВС Олеге Свириденко

0
1904
Военное кораблестроение дрейфует в нереализованных планах

Военное кораблестроение дрейфует в нереализованных планах

Александр Иванин

В России возник флот амбиций и обещаний

0
4233
Поздравление

Поздравление

0
877

Другие новости

Загрузка...