Как сжать ДНК? | Comment compresser l’ADN?

Фото: Science animated, Bara Krautz

Как переслать по электронной почте документы, фотографии или видео большого размера? Правильно, их нужно заархивировать с помощью специальной компьютерной программы, которая преобразует данные и сократит их объем. При этом количество и качество информации остаются неизменными, другими словами, при распаковке сжатых файлов текст или картинка восстанавливаются в полном объеме.

Стоит отметить, что сжать можно только файлы, содержащие повторяющиеся фрагменты: алгоритм заменяет кодом часто встречающиеся данные. Ученые задались вопросом, можно ли использовать подобный прием в биологии, ведь молекула ДНК как раз состоит из повторяющихся блоков. Вдохновившись информационными технологиями, биологи (или скорее биоинженеры) Коби Бененсон и Николя Лапик из Цюрихского политеха разработали способ транспортировки генетической информации в клетки.

По аналогии с компрессией больших компьютерных файлов, новый метод основан на принципе устранения избыточности: повторяющиеся элементы в последовательности ДНК передаются только один раз. Это касается, например, промоторов – участков ДНК, которые влияют на то, будет ли читаться соответствующий ген и каким образом. Если ДНК, которую нужно транспортировать, содержит четыре разных гена, имеющих одинаковый промотор, то в кодировку будет включен только один промотор.

Таким образом, большие объемы генетической информации могут быть «сжаты», доставлены в клетки и «распакованы» там. Чтобы подготовить ДНК к транспортировке в клетку, ее «упаковывают» по определенным правилам. По словам Бененсона, процедура называется «сжатым кодированием».

В очень упрощенной форме процесс можно описать так: к четырем генам из примера выше присоединяют общий промотор, а на двойной спирали ДНК компактно располагают четыре кодирующих последовательности гена. Вся эта конструкция оснащается отдельными стоп-кодонами и местами для примыкания рекомбиназы – энзима, который может открывать и раскручивать спираль ДНК.

Рекомбиназа играет роль программы-распаковщика и обеспечивает сохранность генетической информации: части сжатой ДНК остаются полностью функциональными. В примере с четырьмя генами это означает, что каждый из них получает свой промотор при «распаковке».

Метод может оказаться полезным при разработке инновационных способов лечения, в том числе и онкологических заболеваний. В первую очередь, речь идет о создании биологически активных ДНК и искусственных генетических программ, способных решать определенные задачи. Например, группа под руководством Коби Бененсона работает над программами, которые могут распознавать раковые клетки. В зависимости от уровня концентрации маркеров, программа определяет клетку как здоровую или нет. Больные клетки программа может самостоятельно уничтожить.

Существующие способы транспортировки ДНК несовершенны, так как позволяют передать только ограниченное количество информации, поэтому точность определения клеток опухоли недостаточно высока. С помощью разработанного Бененсоном и Лапиком метода объем передаваемой информации можно значительно увеличить, а, следовательно, повысить и эффективность разных видов терапий. Теперь ученые надеются расширить генетические программы, добавив в них больше сенсоров (протеинов, компонентов РНК и ДНК) и увеличив точность распознавания.

Разработка Бененсона и Лапика может служить отличным примером нестандартного мышления и подтверждением того, как в современном мире важны междисциплинарный подход и использование достижений из разных областей науки. Результаты исследования были опубликованы 13 ноября в научном журнале Nature Nanotechnology.

КУРСЫ ВАЛЮТ
CHF-USD 1.26
CHF-EUR 1.07
CHF-RUB 104.35
Афиша

Ассоциация

Association

Популярное за неделю

Du 15 au 19 septembre se déroulera à Bâle un festival intitulé « Macht Musik » – « Faire de la musique » –, événement qui se positionne comme « un festival consacré à la liberté de l'art sous la dictature ». Le jour de l'ouverture, le chef principal de l'Orchestre symphonique de la Radio de Berlin (Rundfunk-Sinfoniorchesters Berlin, RSB), Vladimir Jurowski, représentant d'une illustre dynastie musicale russe, prendra place au pupitre. Je vous propose une interview exclusive avec lui ; j’espère qu’elle repondéra à plusieurs questions de mes lecteurs.

Всего просмотров: 8354
Владимир Юровский: «Музыка может себе позволить быть аполитичной, но музыкант не может»

С 15 по 19 сентября в Базеле пройдет фестиваль под названием «Macht Musik» «Делать музыку», позиционирующий себя как «фестиваль, посвященный свободе искусства в условиях диктатуры». В день открытия за пульт Симфонического оркестра Берлинского радио встанет его главный дирижер, представитель известной российской династии, эксклюзивное интервью с которым мы предлагаем вашему вниманию.

Всего просмотров: 2332
Находка аукционного дома Piguet Hôtel des Ventes

«Пейзаж с фигурами у реки», написанный в 1801 году женевским художником Адамом Топпфером и купленный императрицей Марией Федоровной, оценен в 20 000 – 30 000 швейцарских франков.

Всего просмотров: 1759

Самое читаемое

Еврейские мотивы в европейской музыке

Женевская Ассоциация Друзей еврейской музыки приглашает на воскресный концерт под названием «Прокофьев и друзья», организованный силами музыкантов-интернационалистов.

Всего просмотров: 436
Американские тарифы и швейцарский бизнес

Ждет ли швейцарскую экономику рецессия? Как скажется на росте ВВП возможный перенос производства фармацевтической продукции в США? И как швейцарские предприятия корректируют свои экспортные стратегии в связи с таможенной политикой США?

Всего просмотров: 350