Мостовая рекомбиназа и программируемая перегруппировка ДНК

02.07.2024

Недавние исследования в области генетики привели к созданию нового инструмента, который может изменить подход к манипуляциям с ДНК. Ученые из Института Arc разработали мостовую рекомбиназу, которая позволяет программировать перегруппировку ДНК с беспрецедентной точностью и гибкостью. Эта технология открывает новые горизонты в редактировании генома и биологическом программировании.

Мостовая рекомбиназа является первой рекомбиназой ДНК, которая использует некодирующую РНК для выбора целевых и донорных молекул ДНК. Эта мостовая РНК может быть запрограммирована таким образом, чтобы пользователь мог указать любую нужную геномную последовательность и любую донорскую молекулу ДНК для вставки. Это позволяет проводить точные и целенаправленные изменения в геноме.

Исследование было проведено в сотрудничестве с лабораториями Сильвана Конерманна, ведущего исследователя Института Arc и доцента биохимии Стэнфордского университета, и Хироши Нишимы, профессора структурной биологии Токийского университета. Это междисциплинарное сотрудничество позволило достичь значительных результатов и продемонстрировать возможности новой технологии.

"Система мостовой РНК представляет собой принципиально новый механизм для биологического программирования," - отметил доктор Патрик Хсу, старший автор исследования и ведущий исследователь Института Arc, а также доцент кафедры биоинженерии Калифорнийского университета в Беркли. "Мостовая рекомбинация может универсально модифицировать генетический материал через вставку, вырезание, инверсию и другие методы, создавая своего рода текстовый процессор для живого генома за пределами возможностей CRISPR."

Эта система основана на элементах последовательности вставки 110 (IS110), одном из множества передвижных элементов или "прыгающих генов", которые могут перемещаться внутри и между геномами микроорганизмов. Эти транспонируемые элементы встречаются во всех формах жизни и превратились в профессиональные машины для манипуляции ДНК, что обеспечивает их выживание. Элементы IS110 состоят только из гена, кодирующего фермент рекомбиназу, и фланкирующих сегментов ДНК, которые до сих пор оставались загадкой.

Команда лаборатории Хсу обнаружила, что при вырезании IS110 из генома некодирующие концы ДНК соединяются, образуя мостовую РНК, которая сворачивается в две петли. Одна петля связывается с самим элементом IS110, а другая - с целевой ДНК, в которую будет вставлен элемент. Эта мостовая РНК является первым примером молекулы, которая может одновременно определять последовательности как целевой, так и донорной ДНК через взаимодействие спаривания оснований.

Каждая петля мостовой РНК может быть независимо запрограммирована, что позволяет исследователям комбинировать любые интересующие последовательности ДНК. Это значительно расширяет возможности системы, позволяя вставлять любые гены, включая функциональные копии дефектных генов, вызывающих болезни, в нужные места генома. В исследовании команда продемонстрировала более 60% эффективности введения желаемого гена в кишечную палочку с более 94% точностью расположения в геноме.

Технология мостовой рекомбиназы открывает новые перспективы для генной инженерии и медицинских исследований. Она предоставляет ученым уникальный инструмент для точного и программируемого редактирования генома, что может привести к значительному прогрессу в лечении генетических заболеваний и развитии биотехнологий.

<< Назад: Защита мебели от кошек 02.07.2024

>> Вперед: Пиво на основе экзотических дрожжей 01.07.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

LG и Prime Video: студияная версия кинематографа 31.07.2026

Современные телевизоры предлагают множество режимов изображения, которые автоматически корректируют цвета, контраст и резкость. Однако создатели фильмов часто жалуются, что дополнительная обработка искажает их замысел. Новая функция, появившаяся на телевизорах LG, пытается решить эту проблему, передавая контроль над настройками непосредственно студии. LG и Prime Video запустили режим "Оригинал автора" - первую настройку изображения, которой управляет сама студия. Он доступен только на OLED evo 2026 модельного года. LG Electronics и Prime Video объявили о совместной инициативе, приуроченной к стриминговой премьере фильма "Властелины Вселенной". В рамках сотрудничества на телевизорах компании появились две новые функции - режим изображения "Оригинал автора" и голосовая команда для пульта Magic Remote. Ключевая новинка - режим "Оригинал автора", который в LG называют первым в области настройки изображения для стримингового контента. Его отличие от распространенного FILMMAKER MODE за ...>>

Астронавты на Марсе не смогут выжить даже в скафандрах 30.07.2026

Высадка людей на Марс остается одной из самых амбициозных целей космических агентств. Красная планета лишена пригодной для дыхания атмосферы и подвергается высокому уровню солнечной радиации, поэтому астронавты смогут находиться на ее поверхности только в специальных скафандрах. Однако новые исследования показывают, что даже самые современные космические костюмы могут оказаться непригодными для работы в условиях марсианской гравитации. По результатам испытаний стало ясно, что новые скафандры NASA не подходят для использования астронавтами на Красной планете. На Марсе отсутствует воздух, пригодный для дыхания, а также наблюдается высокий уровень солнечной радиации. Это лишь некоторые из многих факторов, которые усложнят нахождение людей на поверхности. Современные скафандры не рассчитаны на марсианскую гравитацию, составляющую примерно 38 процентов земной. Новейшее поколение костюмов просто слишком тяжелое для использования на Марсе, пишет Phys. Новая серия скафандров, которую раз ...>>

Случайная новость из Архива Материал-изолятор, являющийся проводником на его гранях 14.06.2018 Ученые-физики из университета Цюриха обнаружили материал, относящийся к новому классу топологических изоляторов высшего порядка. Грани кристаллических твердых тел из этих материалов проводят электрический ток почти без сопротивления, в то время, как остальная часть материала остается изолятором. Такие уникальные свойства новых материалов могут оказаться очень полезными для создания новых видов электронных устройств и, безусловно, для создания квантовых вычислительных систем. Топология, наука, являющаяся частью материаловедения, занимается исследованиями свойств твердых частиц и тел, защищенных от деформаций и воздействий различных внешних факторов. Одним из направлений этой науки являются исследования топологических изоляторов, кристаллических материалов, которые проводят электрический ток только в поверхностном слое. При этом, за счет некоторых физических эффектов проводящие поверхности не могут быть переведены в изоляционное состояние. Теоретические расчеты, проведенные физиками, показали, что свойства топологических изоляторов высшего порядка должны быть крайне стабильными. Другими словами, на электропроводность граней кристаллов не должны влиять примеси и другие нарушения кристаллической решетки. Кроме этого, грани кристаллов не нуждаются в дополнительной обработке или в каком-нибудь инициировании для получения токопроводящих свойств. И даже если кристалл вдруг сломается, то электрический ток все равно продолжит течь по нему по вновь образовавшимся граням. Данные исследования находятся сейчас по большей мере в теоретической области. Но исследователи уже предложили один материал, который может являться топологическим изолятором высшего порядка, теллурид олова. "В скором времени мы найдем и другие материалы, обладающие подобными свойствами" - рассказывает профессор Титус Неуперт (Titus Neupert), - "Грани этих материалов будут работать как своего рода "шоссе" для электронов, т.е. они могут быть использованы в качестве токопроводящих дорожек электронных цепей. Более того, топологические изоляторы могут быть объединены с магнитными, полупроводниковыми и сверхпроводящими материалами, что позволит использовать их для создания квантовых компьютеров".

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026