Российский ученый открыл новый фундаментальный механизм хранения информации в ДНК. Генетики обнаружили мутацию, которая может продлить жизнь и снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний. В планах ученых Медицинского института СВФУ расширить спектр исследований по медицинской генетике и геномному редактированию.
Большая научная сенсация: открытие российского ученого перевернет представление о ДНК
Максим Никитин обратил внимание, что в смеси из одноцепочечных и некомплементарных друг другу олигонуклеотидов одновременно возможно возникновение самых разных комплексов и взаимодействий, при которых этом происходит передача информации. Вот пример из самой простой системы из трех олигонуклеотидов Х, А и В. Каждому из них достаточно взаимодействовать с Х очень слабо: увеличение концентрации А приведет к росту количества комплексов ХА, что снизит число комплексов ХВ, хотя А никак не взаимодействовало с В напрямую». Автор также доказал, что механизм молекулярной коммутации позволяет лучше управлять экспрессией генов, чем известный ранее, с участием двойной спирали: вместо 1012 вариантов регулирования появляются 10172 возможных вариаций. Это больше, чем элементарных частиц во Вселенной.
Отдельным голосованием решалось, выразить ли Кудрявцеву благодарность за работу на посту или нет. Но пять человек проголосовали против, в итоге решили выразить благодарность», — пояснил источник, добавив, что вопрос о выступлении Кудрявцева на богословской конференции на бюро не обсуждался.
Решение бюро теперь должен утвердить Президиум РАН. В марте на научно-богословской конференции «Бог — Человек — Мир», организаторами которой были Минская и Сретенская духовные академии, Кудрявцев выступил с докладом, в котором поделился своими представлениями об устройстве мира.
И это может быть ключом к познанию природы самых разнообразных процессов: неразгаданных тайн наследственности, сложных заболеваний, памяти и старения. Даже возникновения жизни на Земле и ее эволюции. Статья об исследовании опубликована в одном из самых престижных научных журналов Nature Chemistry. С ее автором беседует корреспондент РГ.
Максим, вы замахнулись на почти абсолют - двойную спираль ДНК. Она открыта в 50-х годах прошлого века, удостоена Нобелевской премии, признана одним из самых главных достижений за всю историю науки. Около семидесяти лет была иконой генетики. И вдруг у вас зародилось сомнение. Максим Никитин: Тут такая история. Девять лет назад я защитил кандидатскую диссертацию.
Занимался разработкой умных материалов для медицины. При этом еще со школы интересовался биологией и программированием, и мне всегда хотелось их соединить. Но уже есть модная молодая наука биоинформатика. Максим Никитин: Да. Но там уже столько всего сделано, работает так много людей. Поэтому понимал, что мне нереально сделать что-то значимое, не бросая основную работу.
Я перебирал разные варианты, где можно применить мои знания в программировании и биологии. И неожиданно заметил одно свойство ДНК, на которое почему-то никто не обращал внимания. Точнее, может, и обращали, однако никак не использовали. В чем суть? Здесь придется вспомнить ту самую двойную спираль ДНК. Как известно, ее длиннейшие цепочки молекул состоят всего из четырех нуклеотидов, обозначенных буквами А, Г, Т, Ц.
Они соединены в самых разных последовательностях. Причем две нити ДНК из этих нуклеотидов сплетаются в двойную спираль по определенному правилу: напротив А одной цепи на другой цепи всегда стоит Т, напротив Г - всегда Ц. Такое строгое соответствие или, как говорят ученые, комплементарность, обеспечивает между ними очень прочные связи, за счет чего двойная спираль очень стабильна. Такая структура ДНК позволяет надежно хранить и обрабатывать генетическую информацию, кодирует в нас все - от склонности к заболеваниям до внешнего вида и даже черт характера. Так на что новое в ДНК вы обратили внимание? Максим Никитин: Я заинтересовался короткими ее цепочками, у которых мало общих букв.
То есть они слабо комплементарны. Для образности представим "бульон", где плавают вот такие "лохмотья" ДНК. Как поведут две такие цепочки? Если хотя бы небольшое число букв совпадет, они могут слиться, но из-за слабых связей затем развалятся. Вроде бы, здесь нечего изучать: в отличие от двойной спирали такие комплексы недолговечны и раньше казались бессмысленными.
Всего в Башкортостане не более 70 детей с подобным диагнозом. На молекулярном уровне наследственные и врождённые болезни Эльза Хуснутдинова изучает уже около 40 лет. В лаборатории анализируют то, что касается персонализированной медицины — с учётом наследственности и патологий. Это расширит список болезней, которые можно будет обнаружить на ранних стадиях или ещё до рождения ребёнка. Работа, а именно статьи и цитирование по данной теме, попали во внимание исследовательского портала Research.
Учёный из Уфы попала в рейтинг лучших исследователей России
Вопрос ребром Но вы руководите двумя лабораториями в Университете "Сириус" и МФТИ, причем занимаетесь не генетикой, а умными наноматериалами. Это сложнейшая тема. И работаете очень успешно. Получаете гранты. Казалось бы, при такой загрузке какая может быть генетика? Максим Никитин: С момента появления этой идеи до выхода статьи прошло девять лет. За это время в лабораториях в МФТИ и "Сириусе" мы с командой разработали много интереснейших технологий в области биомедицинских нанотехнологий. В том числе опубликованных в не менее престижных журналах. А "генетической" темой я занимался поздними ночами и по выходным. Если бы сосредоточился только на ней, то управился бы многократно быстрее. Самая сложная часть работы шла в моей голове - надо было придумать много нетривиальных решений, потом самому смоделировать на домашнем компьютере.
Всю экспериментальную часть, кроме демонстрации влияния механизма на "работу генов", я вообще сделал сверхбыстро - там не нужны были особые реактивы, какое-то сложное оборудование. А с генами пришлось повозиться, конечно. Там надо работать в высокой чистоте, поэтому даже лабораторию всю сам аккуратно перемывал перед работой. Не доверял никому. Вы неожиданно стали телезвездой: ведь о своем открытии рассказывали практически по всем центральным каналам. Как ощущаете себя? Я считаю, что это часть работы ученого - важно рассказывать обществу, чем мы занимаемся. Но что удивило? Не ожидал, что будет такая активная реакция со стороны людей, далеких от науки. Они буквально завалили отзывами и вопросами.
Кто-то даже полез в книги, начал интересоваться генетикой. Это же здорово! И еще момент. Мне удалось показать, что научная идея намного важнее доступа к супероборудованию и каким-то суперресурсам. Конечно, ресурсы крайне важны для методичного и гарантированного продвижения вперед на уровне государства. Но для отдельного исследователя красивая идея первостепенна. Очень хочется сказать школьникам и студентам первых курсов: большинство из вас могли бы сделать это открытие! У науки еще много неизведанного. Многие неожиданные идеи вы видите каждый день, но проходите мимо. Чтобы увидеть, надо лишь изменить угол зрения.
И, конечно, подвергать сомнению, казалось бы, абсолютные истины и слова самых больших авторитетов. Тогда есть шанс увидеть новое!
Жителям Лабытнанги рекомендовали носить маски в автобусах Ученый-генетик Волчков рассказал, как избавить мир от коронавируса за две-три недели Фото: Freepik Заболеваемость ковидом растет по всему миру. Пик заражений в России ожидается во второй половине сентября. А между тем, считает ученый-генетик Павел Волчков, мир можно было бы избавить от коронавируса всего за две-три недели. С 29 августа количество ежедневно заражающихся жителей ЯНАО сократилось со 147 до 113 человек. Тем не менее всем жителям округа рекомендовали носить маски в людных местах.
Пандемия коронавируса также сыграла важную роль в развитии рынка генетического тестирования. Массовое проведение генетических анализов с использованием ПЦР-тестов на COVID-19 помогло генетическим компаниям получить финансирование для разработки и выпуска других видов генетических тестов. Увеличился спрос на генетические исследования среди людей, которые заботятся о своём здоровье и интересуются профилактической медициной. Кроме того, генетические компании могут найти рост, сотрудничая с государственными структурами.
Он был создателем нового биомедицинского направления и популяризировал науку среди детей. Как пишут «Невские новости» , биолог много трудился над созданием лекарства от рака. В последнее время он разрабатывал вакцину от коронавируса в университете Эдинбурга.
Институт Квантовой Генетики
Генетики обнаружили мутацию, которая может продлить жизнь и снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний. Президент в режиме видеоконференции провёл совещание по вопросам развития генетических технологий в Российской Федерации. Генетика сегодня — Бороться с вирусами будут с помощью редактирования генома. Ученые раскрыли тайну появления карельской березы.
Курчатовский институт провел испытания «генетической бомбы»
Ученые все глубже проникают в связь между определенными генетическими вариантами и различными аспектами здоровья и поведения людей. А между тем, считает ученый-генетик Павел Волчков, мир можно было бы избавить от коронавируса всего за две-три недели. В том числе благодаря такой поддержке генетика в России сегодня переживает период динамичного и интенсивного развития. И это не случайно – рейтинг лучших ученых-генетиков России возглавляют ученые Евразийского НОЦ. Российский ученый открыл новый фундаментальный механизм хранения информации в ДНК. Президент в режиме видеоконференции провёл совещание по вопросам развития генетических технологий в Российской Федерации.
Российский ученый-генетик Олег Балановский погиб, спасая тонущих детей
Генетика — наука, изучающая геном (последовательность цепей ДНК) живых организмов и растений. Ученые все глубже проникают в связь между определенными генетическими вариантами и различными аспектами здоровья и поведения людей. Ученый МФТИ Максим Никитин сделал открытие, которое перевернуло современные представления о ДНК и ознаменовало новую эру в развитии биологии. Открытие ученого из МФТИ Максима Никитина кардинально меняет многие представления генетики, основанные на знаменитой двойной спирали.
Россия увеличила количество исследований в генетике
Восхищена мастерством! В клинике урологии БГМУ Наталья посетила лабораторию генетики с новейшим оборудованием: «Приборы позволяют выполнять различные этапы исследования ДНК, образцов опухолей в одном кабинете - это очень удобно». Знакомство с уникальными возможностями научной-организации Евразийского НОЦ - Уфимского федерального исследовательского центра РАН - также вошли в программу стажировки. Интерес у будущего медика вызвали лаборатории биохимии и генетики.
Ещё один заинтересовавший меня проект - влияние генома на темперамент человека, склонность к депрессивным и маргинальным состояниям. Оказывается, зависимость действительно есть и исследуется сотрудниками РАН уже более 20 лет, — сказала Наталья. В Уфе гостья посетила не только научные объекты и познакомилась с большой наукой НОЦ: столица Башкортостана представила свой культурный и туристический потенциал.
Девушка прошлась по маршруту «Научная Уфа», посетила театр оперы и балета и окунулась в историю «Царской невесты». Полезная идея - обмен опытом как среди студентов, так и среди сотрудников: сеченовцам и ученым НОЦа точно есть чему поучиться друг у друга - необходим симбиоз. Это реализуется уже и сейчас, но было бы здорово, если бы стало регулярной практикой, — сказала Наталья.
Суть их представления о ДНК, на которое опирались и другие исследователи, состояла в том, что две цепи молекулы сплетены в двойную спираль и однозначное соответствие между «кирпичиками» на двух разных цепочках позволяет им копировать друг друга, передавая генетическую информацию. И вот теперь российский учёный Максим Никитин открыл новый фундаментальный механизм хранения информации в ДНК. Он установил, что эта молекула вполне способна эффективно хранить и передавать информацию без связей между цепями двойной спирали. Результаты исследования были высоко оценены международным научным сообществом. Научная публикация, единственным автором которой является Максим Никитин что крайне редко встречается в экспериментальных работах такого уровня , вышла в авторитетном журнале Nature Chemistry. Над исследованием ДНК учёный работал самостоятельно в течение 9 лет. Он открыл природное явление, названое им «молекулярной коммутацией».
Более 70 лет считалось, что ДНК хранит и обрабатывает информацию за счёт структуры двойной спирали — однозначно соотвествующих друг другу комплементарных молекулярных цепей. Руководитель направления «Нанобиомедицина» Университета «Сириус», заведующий лабораторией МФТИ Максим Никитин экспериментально доказал, что для эффективной обработки генетической информации ДНК совершенно не обязательно образовывать двойную спираль. ДНК может хранить и передавать информацию за счёт слабоаффинных взаимодействий, реализующихся в том случае, когда молекулы имеют низкое сродство друг к другу. Более того, он показал, что короткая ДНК, даже максимально некомплементарная гену, может регулировать его работу. Результаты исследования опубликованы в одном из самых авторитетных научных журналов Nature Chemistry.
Открытый фундаментальный феномен может быть ключом к познанию природы самых разнообразных процессов: от неразгаданных тайн генетики, сложных заболеваний, мгновенной памяти и старения до вопросов возникновения жизни на Земле и её эволюции. На протяжении последних 70 лет представление биологов о хранении и передаче информации базировалось на гениальном открытии структуры ДНК Уотсоном и Криком: «молекула ДНК имеет две спирально закрученные цепи, которые связаны парами оснований аденин — тимин или гуанин — цитозин». Сформулированный закон «комплементарности» о строгой специфичности пар азотистых оснований «кирпичиков» структуры ДНК при формировании «двойной спирали» стал фундаментальным принципом в основе механизмов передачи информации в ДНК и процессов управления работой генов. Элегантная модель двойной спирали прекрасно показывала возможность восстановления одной цепи за счёт другой и объясняла молекулярную сущность процессов передачи наследственной информации. Эта красота и понятность выстроенной в середине ХХ века модели долгое время закрывала учёным глаза на существование иных взаимодействий, существующих в живых объектах.
Руководитель направления «Нанобиомедицина» Университета «Сириус», заведующий лабораторией МФТИ Максим Никитин в своей статье, опубликованной в журнале Nature Chemistry, представил экспериментальные доказательства того, что ДНК вполне способна эффективно хранить и передавать информацию и без комплементарности цепей знаменитой двойной спирали.
Чем специалисты в этой области медицины уже сегодня могут помочь при ряде серьезных диагнозов? Стоит ли обращаться к генетику «на всякий случай», если планируешь семью? Бывает ли наследственный рак и можно ли его предотвратить? Обо всем этом расскажет эксперт.
«В тени двойной спирали»: российский ученый открыл новый механизм хранения информации в ДНК
А именно на то, что для любой одноцепочечной ДНК оцДНК существует великое множество других оцДНК с практически любой наперёд заданной аффинностью — свойство, которое я назвал «континуумом аффинностей ДНК, — делится Максим Никитин, — Например, возьмём олигонуклеотид из 10 оснований. Тогда полностью комплементарный ему олигонуклеотид будет иметь максимальную силу сродства — аффинность. Если же начать постепенно заменять во втором олигонуклеотиде азотистые основания на произвольные, то их аффинность первому будет падать. При этом, перебирая все варианты оцДНК из 10 букв, для каждой аффинности мы получим множество вариантов, то есть плотный «континуум аффинностей». Для того, чтобы доказать, что ДНК может образовывать наборы молекул с практически любыми наперёд заданными взаимными аффинностями, в своей статье Никитин показывает экспериментальную реализацию большого разнообразия систем, которые по-разному обрабатывают информацию, начиная с систем, включающих всего 3 суперкоротких олигонуклеотида длиной в 7 азотистых оснований, до ячеек памяти, систем вычисления квадратного корня и др. При этом компьютерное моделирование явления коммутации продемонстрировало устойчивую обработку информации и системой, состоящей из 1000 олигонуклеотидов. Это позволяет создать 572-битную ячейку обработки информации, что превосходит битность всех существующих электронных компьютеров. Примечательно, что предложенная Никитиным модель концептуально вообще не имеет ограничения по числу взаимодействующих таким образом олигонуклеотидов. Кроме того, открытое Никитиным явление позволило ему экспериментально показать и другой удивительный, не укладывающийся в современную парадигму молекулярной биологии факт: любая неструктурированная одноцепочечная ДНК может специфично регулировать экспрессию заданного гена безотносительно их взаимной комплементарности.
Все зависит от наличия в среде или организме других олигонуклеотидов также некомплементарных. Автор также показал, что молекулярная коммутация даёт возможность лучше управлять экспрессией генов.
Будьте в курсе событий Десятилетия науки и технологий!
Десятилетие науки и технологий в России Российская наука стремительно развивается. Одна из задач Десятилетия — рассказать, какими научными именами и достижениями может гордиться наша страна.
Парадигма была основана на гениальном открытии Уотсона и Крика 1953 года. Принцип комплементарности и строгого соответствия азотистых оснований — «кирпичиков» ДНК — с тех пор считался фундаментальным для передачи наследственной информации. Читайте также Молекулы при этом могут иметь даже низкое сродство, а короткая ДНК, даже не комплементарная гену, способна регулировать его работу. То есть двойная спираль совсем не обязательна. По словам российского ученого, именно красота и элегантность этой модели ДНК столько десятилетий закрывала специалистам глаза на то, что могут существовать и другие механизмы.
В ходе секции «Археология, этническая история, музейные коллекции» выступил руководитель лаборатории геномной идентификации НИИ медицинской генетики Томского НИМЦ, д-р биол. Он представил доклад «Корреляция данных этногенетики и лингвистики народов самодийской языковой группы».
Первая конференция по инициативе профессора ТГПУ, доктора филологических наук Андрея Петровича Дульзона, известного лингвиста, этнографа и археолога, основателя на базе вуза уникальной Томской лингвистической школы по изучению исчезающих языков Сибири, состоялась в 1958 году.
«В тени двойной спирали»: российский ученый открыл новый механизм хранения информации в ДНК
О выявлении в России нового штамма COVID-19 накануне сообщил американский ученый-генетик Дмитрий Прусс. Научная программа конференции включает доклады ведущих российских и зарубежных ученых-генетиков. Новости генетики.
Генетик – последние новости
Читайте последние научные новости «Российские генетики открыли систему, помогающую бактериям защищаться от вирусов» без рекламы на актуальные темы в ленте новостей. Ученые Института цитологии и генетики СО РАН, изучая выловленных в Черном море беспозвоночных, обнаружили ранее неизвестный науке микроорганизм. Президент в режиме видеоконференции провёл совещание по вопросам развития генетических технологий в Российской Федерации.