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 1.24
CHF-EUR 1.06
CHF-RUB 101.51
Афиша

Ассоциация

Association

СОБЫТИЯ НАШЕЙ ГАЗЕТЫ
Популярное за неделю

La saison de l'Opernhaus Zurich s'ouvrira avec le ballet Concerto ; le célèbre chorégraphe britannique Sir Kenneth MacMillan y traduit en langage chorégraphique la musique de Dimitri Chostakovitch. Dans l'ensemble, le programme de l'année musicale à venir donne envie de tout laisser tomber pour déménager dans la ville des bords de la Limmat. Je vous propose aujourd’hui une interview exclusive du nouveau directeur du théâtre, pour qui cette saison à Zurich est la première.

Всего просмотров: 4804
Беседы в доме Ваттвилей и их эхо

29 августа 2025 года в одной из представительских резиденций Швейцарской Конфедерации прошла встреча в закрытом режиме в присутствии всех членов Федерального совета и представителей ведущих политических партий. В центре внимания участников были торговые отношения между Швейцарией и США, а также реализация стратегии Федерального совета в области вооружений. Сдержанность официальных сообщений компенсируется откровенностью СМИ.

Всего просмотров: 2048

Самое читаемое

Дарить нельзя наследовать

В преддверии голосования по инициативе о налоге на наследство богатые швейцарцы все чаще передают состояние следующему поколению.

Всего просмотров: 555
Говорите ли вы на Apertus?

Ведущие швейцарские вузы EPFL и EPFZ мобилизовали 150 инженеров и профессоров и использовали ресурсы суперкомпьютера Alps для создания суверенной языковой модели, лежащей в основе услуг ИИ. У Apertus глобальные амбиции, и в скором времени его сможет опробовать каждый.

Всего просмотров: 1768
Сколько будет стоить свет?

Операторы распределительной сети опубликовали свои тарифы на 2026 год. Снижение цен на рынках приводит к уменьшению тарифов, которые, однако, варьируются от одного поставщика к другому.

Всего просмотров: 438