Взломан генетический код жизни. Что дальше? - Поиск - новости науки и техники
Поиск - новости науки и техники

Взломан генетический код жизни. Что дальше?

14.08.2020

«Взломан генетический код жизни» – с таким заголовком на днях вышли многие интернет-издания после публикации работы ученых-химиков из США. Исследователям из Университета Райса удалось расширить генетический код кишечной палочки Escherichia coli, внедрив в механизм синтеза белков дополнительную аминокислоту. С научной точки зрения результат, бесспорно, очень важный. Но возникает резонный вопрос – а что дальше? Чем это достижение может помочь человечеству? С этим вопросом «Поиск» решил обратиться к заведующему лабораторией Института молекулярной генетики РАН Константину Северинову.

Немного теории

Генетический код – это способ записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов. Он определяет, как информация, записанная в последовательности нуклеотидов ДНК или РНК, переводится в последовательность аминокислот в белках.

Молекулы ДНК и РНК – длинные цепочки, составленные из четырех «букв» – нуклеотидов. Последовательности таких букв (гены) кодируют белки – цепочки, состоящие из 20 различных аминокислот. Белки выполняют практически все функции в жизни клетки и организма, а функции различных белков определяются последовательностями составляющих их аминокислот.

Генетический код устроен таким образом, что каждая аминокислота кодируется тройкой (кодоном) нуклеотидов ДНК или РНК, например, кодон ААА кодирует аминокислоту лизин. Так как из четырех нуклеотидов можно составить 64 кодона, некоторые аминокислоты кодируются множественными кодонами. Кроме того, три кодона не кодируют аминокислоты – эти так называемые стоп-кодоны сигнализируют, что последовательность аминокислот в белке заканчивается.

Аминокислоты, составляющие белки, различаются по своим химическим свойствам и именно поэтому различные последовательности аминокислот в белке определяют их часто очень различные свойства и роли в клетке. Возможность введения в последовательности белков дополнительных, абиогенных (т.е., не используемых клеткой и не кодируемых генетическим кодом) аминокислот в принципе дало бы возможность создания белков с новыми свойствами

«Начиная еще с пионерских работ Питера Шульца, опубликованных в 2003 году, появилась экспериментальная возможность разнообразить генетический код. Делается это с использованием одного из трех стоп-кодонов. Путем различных экспериментальных ухищрений ученые вводят стоп-кодон внутрь последовательности гена, кодирующей определенную аминокислоту в белке, а затем дают клетке возможность интерпретировать этот кодон, как кодирующий неприродную аминокислоту. В результате, клетка синтезирует белок с неприродной аминокислотой, вставленной в строго определенное место конкретного белка. Это дает возможность, например, следить за таким белком в клетке, если неприродная аминокислота обладает специальными спектральными характеристиками, или делать биосенсоры, если введенная аминокислота может менять свои свойства в зависимости от внутри- или внеклеточных условий. К настоящему моменту различными учеными созданы клетки, способные включать в белки более 200 неканонических аминокислот»,

–  рассказывает Константин Северинов.

Дело техники

К слову, кишечная палочка Escherichia coli – классический объект молекулярной генетики, на котором исследованы наиболее принципиальные проблемы организации генетического материала. Молекулярные биологи уже давно «подружились» с ней. Благо генетический код у нас с ней одинаков, как в прочем и с другими живыми организмами.

В новом исследовании ученые заставили кишечную палочку использовать аминокислоту гидрокситриптофан (5HTP), которая у людей служит предшественником нейромедиатора серотонина. У бактерии 5HTP начала включаться в состав белка и флуоресцировать в состоянии метаболического стресса. В результате бактерия превратилась в живой индикатор стресса.

«То, что сделано в этой работе, можно рассматривать, как важное техническое усовершенствование ранее разработанных методик.   Дело в том, что в ранних работах по расширению возможностей генетического кода, абиогенную  аминокислоту просто добавляли к культуре растущих клеток, так как они сами не были способны ее синтезировать (клетки, естественно способны самостоятельно синтезировать 20 биогенных аминокислот из простых химических предшественников). Особенностью данной работы является то, что авторы не только «научили» клетку перекодировать один из стоп-кодонов в гидрокситриптофан, но и дали ей возможность синтезировать его самой»,

– объясняет ученый.

Что на практике

Ну а что на практике? Чем это достижение может помочь человечеству? По словам Северинова, о практических бонусах говорить пока рано.

«На сегодняшний момент это чисто фундаментальные исследование, которое позволяет решить очень важную задачу для молекулярных биологов, – относительно легко вводить химические метки в определенные положения интересующих их белков. Тот, кто умеет это делать, получает возможность контролировать различные клеточные процессы. Ожидать практического (на уровне клиники) выхода от этого в ближайшее время рановато, пока что это красивый научный результат»,

– резюмирует ученый.

Анна Алёшина

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:

Назван самый страшный сценарий второй волны коронавируса

Академик РАН: осенью COVID-19 может протекать тяжелее

Когда ждать вторую волну коронавируса? Мнение специалистов

 

 

Нет комментариев

Загрузка...
Новости СМИ2