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:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Электронные сигареты вредят легочному иммунитету 25.08.2018 Сотрудники Бирмингемского университета проверили, как действует сигаретный пар. Действие пара проверяли не на легких вообще, а на альвеолярных макрофагах - иммунных клетках, которые живут в легких и которые поедают в них всякий мусор и опасных пришельцев: бактерий, частицы пыли и аллергенов и т. д. Макрофагов набрали из легких у восьми людей, не курящих и не страдающих никакими легочными болезнями. В эксперименте к клеткам в течение суток добавляли либо просто жидкость для сигарет, либо конденсат, который получался при выпаривании этой жидкости, причем конденсат либо содержал никотин, либо нет. Оказалось, что конденсат оказался намного вреднее для макрофагов, чем просто жидкость, и вред прямо зависел от дозы и от того, был ли в конденсате никотин. От е-сигаретного конденсата клетки чаще умирали, в них накапливалось больше окислительных кислородных радикалов и они синтезировали больше воспалительных сигналов (то есть макрофаги не только гибли, но еще и старались спровоцировать воспаление). С помощью антиоксидантных препаратов клетки удавалось более-менее вернуть в норму, однако свои функции они все равно выполняли хуже - в частности, они уже не так активно глотали бактерий. В целом иммунные легочные клетки после е-сигаретного конденсата выглядели и работали так, как будто их взяли у человека с хронической обструктивной болезнью легких. Дело не столько в исходной жидкости для вейпинга, сколько в самом вейпинге - при выпаривании и конденсировании жидкость становилась вреднее. Вряд ли этот вред будет больше, чем от обычных сигарет, однако, если вейпер будет особенно усерден в своей привычке, е-сигарета может, вероятно, доставить серьезные неприятности.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026