Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Какие возможности дает изменение алфавита днк?

08.10.2009 Наука и жизнь

в течении всей людской истории люди, еще ничего не зная о ДНК и механизмах наследственности, поменяли гены культурных домашних и растений животных, подвергая их действию неестественного отбора, селекции. В первой половине 70-ых годов XX века был взят первый трансгенный организм: ученые обучились напрямую переносить генетическую данные из одного организма в второй.

Герберт Бойер из Калифорнийского университета в Сан-Стэнли и Франциско Коэн из Стэнфорда создали кишечную палочку с геном устойчивости к определенному антибиотику. Но полученные на протяжении опытов по генной инженерии формы судьбы ничем принципиально не отличались от тех, каковые и без того существуют в природе. Все тот же генетический код и все тот же «алфавит» в молекуле ДНК, легко вторая последовательность «букв».

+1 (аминокислота)

В 2001 году в лаборатории Питера Шульца была взята бактерия, могущая применять новую аминокислоту — L-метокситирозин, которую не применяет ни один живой организм в природе. Так, эта бактерия имела новый генетический код.Какие возможности дает изменение алфавита днк? Но и тут алфавит ДНК так же, как и прежде не изменялся.

В 2008 году группа исследователей под управлением Крейга Вентера создала синтетическую молекулу ДНК. Они применяли химический синтез ДНК «с нуля», по окончании чего синтезированную ДНК засунули в модельную бактерию. Полученная бактерия удачно жила и размножалась, и перестроилась в соответствии с новыми генетическими руководствами. Но не смотря на то, что это был серьёзный технологический прорыв, неестественная ДНК ничем не отличалась от простой.

Разве что в ее некодирующей части были записаны цитаты авторов и имена исследования известных ученых.

+2 (буквы)

В 2014 году в издании Nature вышла работа группы исследователей под управлением Флойда Ромсберга из Университета Скриппса в Ла-Хойе (Калифорния), которую два самых известных научных издания — Nature и Science — признали научным достижением года. Ученые в первый раз на практике продемонстрировали, что кроме того генетический алфавит, считавшийся основным и универсальным свойством судьбы, возможно поменять: они создали молекулу ДНК, состоящую не из четырех типов нуклеотидов. Кроме простых пар А-Т и G-С, в новой ДНК имеется еще одна пара d5SICS-dNaM.

Но, кишечная палочка, в которую ввели такую ДНК, не может сама создавать новые типы нуклеотидов, и ее приходится «подкармливать», додавая их в питательную среду. Однако ДНК с новыми нуклеотидами может передаваться много поколений, не смотря на то, что до тех пор пока что она «холостая» (с нее не считывается РНК, и она не кодирует никаких белков) — но так как это лишь начало.

+152 (аминокислоты)

Три нуклеотида и четыре буквы алфавита ДНК разрешают взять 64 кодона (тройки нуклеотидов, кодирующие аминокислоты) — возможно 64 аминокислоты. Но на практике генетический код «вырожденный»: одинаковая аминокислота кодируется несколькими различными кодонами, исходя из этого в стандартном генетическом коде всего 20 аминокислот. Шесть букв алфавита ДНК дают 216 кодонов (с учетом вырожденности — 172 аминокислоты). Для чего нам столько?

Ответ несложен. В случае если мы припишем кодону новую аминокислоту, то мы поменяем сходу множество белков, и простой организм может не пережить аналогичного вмешательства в собственный генетический аппарат. В случае если же мы заберём один ген и засунем в него новую нуклеотидную несколько, то возьмём неповторимый кодон, кодирующий собственную неповторимую аминокислоту, а все остальные гены это не затронет.

Такая схема дает принципиально новые возможности для создания и генной инженерии широчайшего разнообразия новых белков с новым аминокислотным составом.

Доктор наук Флойд Ромсберг, начальник лаборатории химической биологии и биофизики отделения химии Университета Скриппса в Ла-Хойе (Калифорния):

«Расширение генетического кода может иметь множество занимательных применений, начиная от новых лекарств до новых отраслей нанотехнологии. В принципе, мы имели возможность бы закодировать новые белки, сделанные из новых, не существующих в природе аминокислот. Это предоставляет значительно более много возможностей в создании белков с нужными особенностями для применения в химии, диагностике и медицине.

Помимо этого, вероятны и другие применения, такие как создание наноматериалов».

Две новые буквы

В базе передачи наследственной информации у любых живых организмов, будь то люди, муравьи, растения, грибы либо бактерии, лежит двухцепочечная молекула ДНК. Любая цепочка является полимеромиз четырех типов мономеров: нуклеотидов аденина (A), тимина (T), цитозина (C) и гуанина (G). В двойной спирали нуклеотид А постоянно стоит наоборот Т, а G наоборот C (это свойство именуется комплементарностью).

Именно поэтому молекула ДНК может размножаться: двойная спираль расплетается на две одинарные, и к каждой достраивается еще одна, нуклеотид за нуклеотидом — в соответствии с упомянутым выше зеркальным принципом. В следствии мы приобретаем две однообразные двухцепочечные молекулы ДНК. В «расширенном варианте» алфавита ДНК нуклеотидов не две пары, а три.

Создатель — научный сотрудник сектора молекулярной эволюции Университета неприятностей передачи информации РАН

Статья «Новая азбука судьбы» размещена в издании «Популярная механика» (№148, февраль 2015).

Случайные записи:

Происхождение алфавита


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , , ,