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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Мультипротокольные беспроводные микроконтроллеры STM32WB55 27.02.2020 Компания STMicroelectronis выпустила новые беспроводные микроконтроллеры STM32WB55, представляющие из себя мультипротокольную систему на кристалле, с поддержкой протоколов Bluetooth Low Energy 5.0, ZigBee и Thread. Построенный на базе популярного малопотребляющего ядра STM32 Cortex-M4F (50 мкА/МГц), новый чип показывает лучшие в отрасли результаты по потреблению - в режиме приема ток потребления составляет лишь 4,5 мА. От существующих на рынке решений STM32WB55 отличается также встроенным драйвером пассивного ЖКИ-дисплея, поддержкой USB2.0 FS и большим объемом памяти. Общие характеристики микроконтроллеров STM32WB: Тактовая частота: 64 МГц; потребление в режиме RUN: 53 мкА/МГц; рабочая частота: 2,4 ГГц; режимы работы: приемник/передатчик; стандарт передачи данных: BLE0, 802.15.4/ZigBee/Thread; до 1024 Кб Flash; до 256 Кб SRAM; USB 2.0 FS, LCD-драйвер; USART/UART, SPI, I2C; 12-битный АЦП 4.26 MSPS; AES256, генератор случайных чисел (TRNG), PKA, RSA; напряжения питания: 1,71...3,6 В; диапазон рабочих температур: -40...105°С; корпуса: VFQFPN, UFBGA, WLCSP.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025