Блокнот Россия. Знаменитый ученые генетики в наше время развитие наук однозначно не могут ответить на вопрос, что конкретно заставляет впервые сокращаться человеческое сердце примерно на 7. Ученый Научно-технологического университета «Сириус» Максим Никитин открыл новый фундаментальный механизм хранения информации в ДНК. Российский ученый открыл новый фундаментальный механизм хранения информации в ДНК.
Генетика и медицина
Сегодня в лаборатории проводятся фундаментальные исследования в области изучения современной и древней ДНК популяций Северной Евразии. Также ведутся молекулярно-генетические исследования онкологических заболеваний — изучается анализ генов предрасположенности популяции к ним. Результаты ученых позволят создать способы прогнозирования возникновения злокачественных опухолей, ранней их диагностики и понимания течения заболеваний. При этом направления для изучения в лаборатории расширяются. В настоящее время 14 из 16 сотрудников лаборатории являются молодыми исследователями в возрасте до 39 лет, трудоустроены 7 магистрантов.
Более подробно об этой работе, опубликованной недавно в Nature Chemistry, нам рассказал сам ученый и прокомментировал его коллега-биолог. Это одна из макромолекул нашего организма есть еще РНК и белки , обеспечивающая хранение и передачу наследственной информации из поколения в поколение. Эта информация записана в ДНК в виде индивидуального для каждого живого существа генетического кода — последовательности всего четырех нуклеотидов они обозначаются буквами A,G,T,C. Вторая цепь в ней также состоит из тех же четырех букв генетического алфавита и прочно связана с первой. Они соотносятся друг с другом, как части молнии на вашем жакете, — объясняет заведующий лабораторией эпигенетики Института общей генетики РАН Сергей Киселев. Как правило, длина спирали составляет несколько сотен миллионов нуклеотидов, тех самых четырех букв в разных последовательностях. И чем больше звеньев «молнии» или двойной спирали комплементарны друг другу, то есть, составляют друг с другом прочную связь, тем прочнее общее «хранилище» — ДНК. Но представьте, что какие-то звенья из «молнии» вдруг вылетели, и буквы перестали совпадать друг с другом, как раньше. В этом случае генетики констатируют обычно наличие мутации в определенном участке ДНК, то есть в гене.
Она состоит из двух цехов. Первый цех — это высокопроизводительные секвенаторы. Просто завод секвенаторов, которые оцифровывают коллекции. И второй цех — биоинформационный». Ковальчук пояснил, почему другие институты, в частности, биологического профиля, не могут заниматься тем же самым: «Потому что вы набрали 3 млрд букв, а что вы будете с ними дальше делать? Вам нужна биоинформатика. А чтобы это работало, вам нужна база данных». В качестве примера биоинформационного проекта Ковальчук рассказал о контракте с Евросоюзом «на полтора миллиона евро по раку почки». Поэтому было прямое поручение Президента Курчатовскому институту и Правительству создать базу данных, и геномы, которые сегодня расшифровываются, все обязаны депонировать в эту базу данных. Это очень дорого стоит, но поскольку мы давно работаем с базами данных, открытыми и закрытыми, мы мгновенно, за полгода, слепили прототип и скачали все иностранные базы данных». В общем, слишком много букв Ковальчука не испугали, однако, по его словам, дело до самого последнего времени буксовало из-за отсутствия средств. Потому что нет законодательной основы. И вот мы сейчас нечеловеческими силами добились, что 31 декабря Президент подписал закон о функционировании национальной базы генетической информации, и Курчатовский институт — оператор этой системы». По словам докладчика, институт то же самое сейчас делает для сельского хозяйства: «Мы с вином сделали просто рывок. На базе генетической информации мы по-новому возрождаем виноделие. Мы сейчас полностью замещаем винные дрожжи». Ковальчук подчеркивает, что все это простые вещи, которые лежат на поверхности: это и медицинский надзор, и импортозамещение, и биологическая безопасность, и огромный рынок. Давай сюда образец. Заплати деньги за расшифровку генома. Ничего не видно. Получил разрешение. Дальше главный санитарный врач заходит туда через день, месяц или год, берет образец, смотрит, а там — не тот геном. Значит либо закрывают производство, либо оштрафуют». В общем, кефир с геномами — это, конечно, очень важно, но, вероятно, утомленный читатель уже давно начал раздраженно вопрошать: да где же здесь генетическая бомба? А вот где. Генетическая связь Все знают, что Михаил Ковальчук — авторитетный ученый. Мало кто способен сравниться с ним в умении не просто выдвигать перспективные идеи, но и «нечеловеческими силами» обеспечивать их многомиллиардным государственным финансированием. Еще недавно самой перспективной в этом смысле идеей служили и не только Ковальчуку нанотехнологии, которые Михаил Валентинович пытался сделать чуть ли не национальной идеей. В этом и есть глубинный методологический и философский смысл нанотехнологий». Она построена по узкоспециальному принципу и затрудняет организацию междисциплинарных исследований». И я уверен, что Россия может стать лидером в этом соревновании века». Отлично сказано! Правда, ученый не говорит о том, что когда повар солит суп, гончар обжигает горшок или маляр красит забор, то они, в сущности, тоже занимаются нанотехнологиями. Просто им не хватает научной эрудиции и «нечеловеческих сил», чтобы потребовать надбавки за глубинный философский смысл своей напряженной работы по искусственному синтезу окружающего мира с помощью атомно-молекулярных построений. Однако времена меняются. Нанотехнологическая революция, о необходимости которой так давно говорил Ковальчук, видимо, уже сыграла свою прогрессивную роль. На смену ей пришли цифровизация и квантовые вычисления.
Трансфекция — это процесс внедрения материала в клетки для получения генетически модифицированных клеток. В процессе трансфекции "обработанный" ген в часть клеток попадает, а в часть — нет. Наша задача — отследить, в какие клетки вошли трансфекцированные гены. Почему это важно? Потому что сейчас активно развивается процедура генетического редактирования. Давайте начнём с самого начала, чтобы было проще разобраться. Что такое ДНК? Клетки формируют ткани. В тканях могут находиться клетки различного назначения. ДНК — это дезоксирибонуклеиновая кислота, сложная макромолекула, которая способна хранить и передавать генетическую информацию. Это своеобразный чертёж жизни. ДНК находится в ядре клетки и кодирует все белки, которые синтезируются в клетке. Белки, строительный материал клетки, берут на себя функциональную активность. Проще говоря, песни, которые играют на магнитофоне, это белки, а магнитная лента — это ДНК. Белки — это исполнители, а ДНК — программа, которая даёт белкам рабочие задачи. ДНК наследуется от родителей? Есть различные заболевания, которые непосредственно связаны с генными мутациями. Это означает, что в структуре ДНК, в этой программе, есть некая ошибка. Мы называем её мутацией. И белок этой ДНК мутантный, он не выполняет свою функцию. Наследованные заболевания, если есть у родителя, с большой вероятностью будут и у ребёнка. На сегодня насчитывают более 3000 болезней, связанных с нарушением наследственного материала. А есть болезни, которые не связаны с мутациями, а связаны с процессом реализации генетической информации. Белок синтезируется в матрице РНК. Это и есть процесс реализации генетической информации. Некоторые вирусы используют РНК вместо ДНК как раз для хранения и передачи генетической информации например, коронавирус. Я говорю в контексте проблем со считыванием — Прим.
Актуальные исследования о ДНК
| Российский ученый-генетик Олег Балановский погиб, спасая тонущих детей | Молодые ученые обсуждают лучшие практики ведущих генетических лабораторий России и Европы. |
| Генетика — последние новости сегодня | | Предложенная российским ученым модель не имеет ограничения по числу взаимодействующих таким образом олигонуклеотидов. |
Российская генетика: над чем работают молодые учёные сегодня
Как уточнили в пресс-службе университета, открытие может стать ключом к неразгаданным тайнам генетики, сложных заболеваний, мгновенной памяти и старения, даже возникновения жизни на Земле и ее эволюции.
Десятилетие науки и технологий в России Российская наука стремительно развивается. Одна из задач Десятилетия — рассказать, какими научными именами и достижениями может гордиться наша страна. В течение всего Десятилетия при поддержке государства будут проходить просветительские мероприятия с участием ведущих деятелей науки, запускаться образовательные платформы, конкурсы для всех желающих и многое другое.
Расширение исследований стало возможным во многом благодаря созданию на базе института новой лаборатории. В 2021-2022 учебном году в СВФУ планируется открытие клинической ординатуры по направлению «Генетика» специально для практического звена медицины — ординатура будет выпускать профессиональных врачей-генетиков. Геномика по-физтеховски В 2019 году для выполнения задач национального проекта «Наука» в России было создано три центра геномных исследований мирового уровня. МФТИ вошёл в консорциум по направлениям «Генетические технологии для развития сельского хозяйства» и «Генетические технологии для промышленной микробиологии», который возглавил Курчатовский институт. Физтех отвечает за разработку и внедрение новых программ высшего образования, нацеленных на подготовку высококлассных специалистов в области геномной инженерии и молекулярной биофизики, а также за программы допобразования для школьников и проведение профориентационной работы в области геномики. В соответствии с принципами «системы Физтеха», образование Центра геномных технологий и биоинформатики тесно сопряжено с исследовательской деятельностью профильных лабораторий МФТИ. Учёные Физтеха достигли успехов в разработке подходов к созданию генно-модифицированной птицы, получению новых типов аденоассоциированных вирусов в качестве векторов для генотерапии, разработке систем доставки трансгена на основе наночастиц, исследованиях в области молекулярной онкологии, регуляции клеточного сигналинга, оптогенетики и многих других передовых направлениях. Вторая часть представляет собой биоинформатику и цифровую медицину. На сегодняшний момент ФБМФ занимает лидирующие позиции в области вычислительной биологии». Геномный центр Физтеха работает по трем ключевым направлениям — наука, образование и популяризация научной деятельности. В МФТИ убеждены, что биоинформатика и геномная инженерия — это профессии будущего. В Физтех-школе биологической и медицинской физики студенты получают компетенции на стыке четырёх дисциплин: математики, физики, биомедицины, искусственного интеллекта и больших данных. Эти знания позволяют выпускникам соответствовать вызовам современной науки, а также запросам индустрии. Сотрудники Центра активно вовлечены в образовательный процесс на всех этапах: от приёмной кампании до выпускных квалификационных работ. В настоящий момент Школа активно работает над созданием новых, образовательных программ. Для этого МФТИ активно привлекает индустриальных партнеров — компании, которые смогут помочь сформировать образ специалиста будущего.
При этом направления для изучения в лаборатории расширяются. В настоящее время 14 из 16 сотрудников лаборатории являются молодыми исследователями в возрасте до 39 лет, трудоустроены 7 магистрантов. Все — выпускники Башкирского государственного университета. Валерий Фальков в сопровождении кандидата биологических наук, заведующей лабораторией Дарьи Прокофьевой посетил помещения приема биоматериалов и их сортировки, ознакомился с процессом выделения нуклеиновых кислот и ПЦР. В разрезе фундаментальных и прикладных исследований лабораторией достигнут ряд результатов.
НОВАЯ ГЕНЕТИКА
Десятилетие науки и технологий в России Российская наука стремительно развивается. Одна из задач Десятилетия — рассказать, какими научными именами и достижениями может гордиться наша страна. В течение всего Десятилетия при поддержке государства будут проходить просветительские мероприятия с участием ведущих деятелей науки, запускаться образовательные платформы, конкурсы для всех желающих и многое другое.
Причем эту силу можно точно настроить не только попарно, но и между 1000 цепей ДНК.
Когда это понял, то первое, что пришло в голову: почему такое замечательное свойство ДНК никто не использует? Наверное, мало кому везло обнаружить столь простое, никем неиспользованное свойство молекул. Проанализировав, как себя будут вести такие 1000 молекул, я понял, что за счет математических особенностей законов, описывающих поведение подобных систем, можно хранить и передавать информацию.
На пальцах поясните, как передавать информацию без двойной спирали? Максим Никитин: Попробую. Например, в "бульоне" появилась цепочка, назовем ее A, с какой-то интересной информацией.
И есть какая-то цепочка Г, с которой А ну совсем никогда не должна общаться, они максимально некомплементарны друг другу. Вроде бы передать информацию никак нельзя. И тем не менее это возможно.
В "бульоне" может найтись цепочка Б, у которой есть небольшая схожесть с A: они могут слиться, "потусоваться", затем расцепиться. Так вот во время контакта цепей происходит передача информации. Точно такие же контакты в "бульоне" могут быть между другими короткими цепочками - Б поговорит с В, а В уже передаст информацию про знаменитую парочку цепи Г.
То есть двойная спираль - не единственный способ работы с генетической информацией? Максим Никитин: Совершенно верно. Хранить ее, передавать и управлять работой генов можно не только за счет сильных, но и слабых молекулярных взаимодействий.
Причем в статье я не просто показываю существование такого механизма в эксперименте, но и масштабность этого механизма. В частности, он позволяет регулировать работу гена с колоссальным разнообразием - 10[172]. Но как такое возможно?
Двойная спираль работает с генетической информацией четко и строго, случайности, конечно, бывают, но это не система. А механизм, о котором вы рассказываете, позволяет огромному числу желающих "порулить" генами. Это вносит хаос в четкую работу двойной спирали.
Фактически мешает природе. Максим Никитин: Здесь надо подчеркнуть такой момент: чтобы доказать существование этого эффекта, я работал с разрушенной клеткой. А теперь, чтобы понять, мешает он природе или же она его активно использует в различных процессах, надо его найти в живой клетке.
Но это требует совсем других масштабов исследований. Что важно отметить? Открытый мной ранее неизвестный эффект я назвал молекулярной коммутацией.
Он дополняет, но не рушит прежние представления о генетике. То есть все, что нам стало известно, благодаря великому открытию двойной спирали продолжает оставаться полезным. Новый же механизм - это дополнительные возможности ответить на загадки генетики, которые никак не получается решить, опираясь лишь на понимание о двойной спирали.
После публикации статьи и появления информации в СМИ ко мне обратилось множество людей. И молодые ученые, и уже известные.
Генетики выявили мутацию, которая удлиняет жизнь и укрепляет сердце Вчера, 10:13 Автор: Наталья Селезнева Генетики обнаружили мутацию, которая может продлить жизнь и снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний. В ходе исследования, проведенного учеными из Университета Южной Калифорнии, было выявлено, что мутация в гене GHR, отвечающая за синдром Ларона, помимо развития карликовости, также связана с увеличением продолжительности жизни и снижением вероятности таких заболеваний, как гипертония и атеросклероз. Профессор Вальтер Лонго, руководитель исследования, заявил, что результаты показали, что люди с этой мутацией реже страдают от сердечных заболеваний по сравнению с теми, у кого нет такой мутации.
A Учёные обсудили генетику и жизнь На II Конгрессе молодых учёных прошла сессия «Генетика на ладони: технологии в нашей жизни». На ней обсуждалось практическое применение генетических технологий в медицине и фармацевтике. По словам медиков, развитие генетических технологий позволяет делать большие шаги в исследованиях и в понимании патогенеза, этиопатогенеза не только частых, но и чрезвычайно редких заболеваний.
генетика – последние новости
Этот закон показывал возможность восстановления одной цепи за счет другой и объяснял сущность процессов передачи наследственной информации на молекулярном уровне. Следующие 70 лет ученые придерживались именно этого принципа, закрывая глаза на возможность существования иных взаимодействий. Что стало известно сейчас Максим Никитин экспериментально доказал, что ДНК может хранить и передать информацию за счет слабоаффинных взаимодействий, которые реализуются, если молекулы имеют низкое «сродство» друг к другу. Также он показал, что короткая ДНК может регулировать работу гена, даже если не комплементарна ему. Новое природное явление автор феномена назвал молекулярной коммутацией. В смеси, которая состоит из коротких одноцепочечных и не комплементарных друг другу олигонуклеотидов, одновременно будут сосуществовать самые различные их комплексы. Варианты этих взаимодействий определяются «сродством» молекул и в общем случае описываются открытым еще в XIX веке законом действующих масс о зависимости скорости реакции от концентрации участвующих веществ.
При этом такие комплексы будут связаны друг с другом и передавать информацию между собой, даже если какие-то два олигонуклеотида не связываются друг с другом напрямую. Например, в самой простой системе из трех олигонуклеотидов Х, А и В: если А и В не взаимодействуют друг с другом, они все равно могут передать друг другу информацию через посредника — «коммутатор» Х.
Участники сессии обсудили применение инструментов генной терапии, реализацию программ неинвазивного генного тестирования как на стадии планирования беременности, так и в перинатальный период, а также особенности и опыт разработок генных препаратов для лечения орфанных или неизлечимых заболеваний. Благодаря этим технологиям семьи могут принять взвешенное информированное решение касательно своего будущего и будущего своих детей. В ближайшей перспективе для следующих поколений знать свой геном и свою генетику будет рутинной частью нашей жизни», — уверена член президиума Общероссийской общественной организации «Российская ассоциация содействия науке» Мария Воронцова.
Руководитель направления «Нанобиомедицина» университета «Сириус», заведующий лабораторией МФТИ Максим Никитин представил экспериментальные доказательства того, что ДНК вполне способна эффективно хранить и передавать информацию и без комплементарности цепей знаменитой двойной спирали. Молодой российский ученый открыл природное явление, остававшееся незамеченным на протяжении 70 лет, которое назвал «молекулярной коммутацией».
В одной из медицинских лабораторий Наталье также удалось самостоятельно провести ПЦР-тестирование и процедуру электрофореза для установки генотипа по отдельным аллелям гена. Наталья отметила актуальную оснащённость и удобство расположения лабораторий в Кампусе Евразийского НОЦ: «Всё находится в одном большом здании, поэтому клиницисты, учёные, исследователи, студенты максимально тесно связаны друг с другом и эффективно коммуницируют» Студентка Сеченовского университета с большой заинтересованностью посетила и Клинику БГМУ - именно там будущему медику удалось посмотреть операции при участии академика РАН, ректора БГМУ Валентина Павлова. Удалось посмотреть 4-5 операций - в каждой из операционных кипит работа. Хирурги подробно объяснили ход манипуляций, получилось очень познавательно. 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.
Зачем ученые редактируют ДНК человека? Насколько это опасно и чего ждать в будущем?
| Генетик – последние новости | Ученые Сибирского НИИ растениеводства и селекции (СибНИИРС, филиал Института цитологии и генетики СО РАН) создали устойчивый к засушливым условиям и паразитам сорт картофеля. |
| Ученые-генетики восстановили зрение полностью ослепшему человеку | Ученые Института цитологии и генетики СО РАН, изучая выловленных в Черном море беспозвоночных, обнаружили ранее неизвестный науке микроорганизм. |
| Зачем ученые редактируют ДНК человека? Насколько это опасно и чего ждать в будущем? | В этом случае генетики констатируют обычно наличие мутации в определенном участке ДНК, то есть в гене. |
| Актуальные исследования о ДНК | Ведущие ученые-генетики со всего мира обсуждали, как выявлять тяжелые болезни еще до рождения ребенка. |
День ДНК: рассказываем о самых прорывных открытиях в области генетики
Генетики показали, что легенды о происхождении правителей империи инков были правдивы, рассказывается в Molecular Genetics and Genomics. Генетика — все новости по теме на сайте издания А между тем, считает ученый-генетик Павел Волчков, мир можно было бы избавить от коронавируса всего за две-три недели. Новости генетики. В планах ученых Медицинского института СВФУ расширить спектр исследований по медицинской генетике и геномному редактированию.
Российский ученый обнаружил в ДНК дополнительный «тайник» с генетической памятью
Молодые ученые лаборатории популяционной и медицинской генетики Уфимского университета науки и технологий представили главе Минобрнауки России Валерию Фалькову инновационные. Научная программа конференции включает доклады ведущих российских и зарубежных ученых-генетиков. Отрадно думать, что в переломный момент в истории России фундаментальная наука находится в надежных руках авторитетного ученого.
Ученый из «Сириуса» сделал прорывное открытие в области исследования ДНК
| В Уфе молодые ученые презентовали Валерию Фалькову передовые проекты в области генетики | Открытый фундаментальный феномен может быть ключом к познанию природы самых разнообразных процессов: от неразгаданных тайн генетики, сложных заболеваний. |
| Отмечаем Международный день ДНК вместе с учеными Евразийского НОЦ – лучшими генетиками России | С годами конференция развивалась, все больше ученых, неравнодушных к проблеме «засыпания» коренных языков и культур, присоединялись к участию. |
| Российская генетика: над чем работают молодые учёные сегодня | О выявлении в России нового штамма COVID-19 накануне сообщил американский ученый-генетик Дмитрий Прусс. |
| Генетики со всего мира обсудили выявление тяжелых болезней до рождения ребенка | Институт Квантовой Генетики переводит понятие ГЕНА на квантовый уровень и фактически выводит классическую генетику из экспериментально-теоретического тупика. |
Блог Genotek
Открытие ученого из МФТИ Максима Никитина кардинально меняет многие представления генетики, основанные на знаменитой двойной спирали. Генетики показали, что легенды о происхождении правителей империи инков были правдивы, рассказывается в Molecular Genetics and Genomics. Молодые ученые из лаборатории популяционной и медицинской генетики Уфимского университета науки и технологий представили главе Минобрнауки России Валери. Отрадно думать, что в переломный момент в истории России фундаментальная наука находится в надежных руках авторитетного ученого. События и новости 24 часа в сутки по тегу: ГЕНЕТИКА. Эксклюзивные расследования, оригинальные фото и видео, «живые» истории, топовые эксперты, онлайн трансляции со всей.