26 апреля 2019, пятница, 00:45
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

18 февраля 2018, 19:30

Превращаем клетку в «черный ящик»

Изучение мутации бактерий
Изучение мутации бактерий

Современные технологии редактирования генома позволяют превратить молекулы ДНК в записывающее устройство, подобное «черному ящику» в самолетах. Оно будет регистрировать информацию о событиях, происходящих с клеткой, отслеживая изменения в экспрессии генов и во внешних условиях.

Недавно одна из подобных систем предложена в опубликованном недавно журналом Science исследовании Вэйсинь Тан (Weixin Tang) и Дэвида Лю (David R. Liu), работающих в Институте Эли и Эдит Брод (Broad Institute) и отделении химии и биохимии Гарвардского университета. При ее создании была использована популярная сейчас технология CRISPR-Cas9. «Подобно тому, бортовой самописец регистрирует события, которые происходят с самолетом, устройства регистрации в клетке могут использоваться для мониторинга стимулов, которым она подвергается, или изменений в передаче сигнала в клетке», – говорит Дэвид Лю. Для созданной ими системы ученые выбрали название CAMERA – CRISPR-mediated analog multi-event recording apparatus.

Напомним, что технология CRISPR-Cas9 состоит из направляющей РНК, которая определяет заданную последовательность нуклеотидов в ДНК клетки, а также белка Cas9, разрезающего цепочку ДНК в указанном месте. Система CAMERA 1, созданная Вэйсинь Тан и Дэвидом Лю работает в бактериальных клетках. Она состоит из плазмид (кольцевых молекул ДНК, содержащихся в бактериальной клетке), в последовательности нуклеотидов которых есть сигнал для направляющей РНК. Также в этих бактериальных клетках вырабатывает белок Cas9, но только в присутствии конкретного антибиотика.

Исследователи поместили в бактериальные клетки как те плазмиды, в которых имелся сигнал для системы CRISPR-Cas9, так и обычные немодифицированные плазмиды. Соотношение двух типов плазмид измерялось. После этого можно было воздействовать на клетки избранным антибиотиком. Он вызывал активизацию белка Cas9, и тот принимался уничтожать модифицированные плазмиды. Соотношение плазмид в клетке менялось. По величине этого изменения можно определить количество добавленного в среду антибиотика и продолжительность его воздействия на бактериальные клетки. Так плавающие в цитоплазме плазмиды превратились в носитель информации. Более того, Вэйсинь Тан и Дэвид Лю научились “обнулять счетчик” и использовать тот же набор плазмид для регистрации последующих воздействий на клетку.

В основу второй системы тех же авторов (CAMERA 2) была положена модифицированная технология CRISPR-Cas9, которая позволяет, не разрезая молекулу ДНК, заменять в ней в указанном месте конкретный нуклеотид. Например, цитозин на тимин или аденин на гуанин. Такая модифицированная технология редактирования ДНК была разработана в лаборатории Дэвида Лю в прошлом году, подробнее об этом можно прочитать в очерке «Заменяем нуклеотиды».

При помощи системы CAMERA 2 можно записать до четырех типов событий, происходящих с клеткой, включая воздействие на нее света и проникновение вирусов, причем запись отражает хронологический порядок этих событий. Особенный интерес представляет продемонстрированная в исследовании возможность записи работы сигнального пути Wnt, который связан с регулированием дифференцировки клеток и эмбрионального развития. Модифицированная система CAMERA 2 работает уже не в бактериальных клетках, а в клетках млекопитающих. Для надежного считывания информации достаточно всего от десятка до сотни клеток со встроенными регистраторами.

Пока подобные «клеточные регистраторы» представляют собой скорее остроумные инженерные решения, но уже сейчас ясно, что существуют перспективы их практического применения. Например, команда биолога Харриса Вана (Harris Wang) из Медицинского центра Колумбийского университета намерена использовать подобные регистраторы при изучении бактерий человеческого кишечника. А Ян Филипп Юнкер (Jan Philipp Junker) и его коллеги из Центра молекулярной медицины имени Макса Дельбрюка в Берлине работают над регистратором, который будет прослеживать пути развития отдельных клеток организма (в экспериментах на рыбах данио рерио).

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Владимир Зеленский Древний Египет Западная Африка Латинская Америка Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129090, г. Москва, Проспект Мира, дом 19, стр.1, пом.1, ком.5
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.