по популярности / по алфавиту

эксперт
Научные и НФ-комиксы на Реакторе

Михаил Заславский: Парадоксальный взгляд комиксиста может подтолкнуть ученых к открытию

«Взрослые и увлекательные комиксы будут следовать за главными событиями науки и дополнят картину мира для интеллектуалов»

подробнее

ДАО ТРАНСГУМАНИЗМА / Погружение в тему

ЭТА УЖАСНАЯ ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА / Краткий путеводитель по общественному сознанию

ГАЙД ПО РОБОТОТЕХНИКЕ 2 / Погружение в тему

ГАЙД ПО РОБОТОТЕХНИКЕ -1 / Погружение в тему

Трейлер ВИДЕОРЕАКТОР

КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ. Полная загрузка

10 важнейших биологических открытий 2016 года

10 важнейших биологических открытий 2016 года

Автор:

Фото: NOAA Okeanos Explorer Program

Дата : 31.01.2017 18:46

Открытие 125 тысяч вирусных геномов, продляющее жизнь вещество, удаление генома вируса иммунодефицита из ДНК клеток человека, создание нового сорта пшеницы с урожайностью выше на 40% и рождение первого ребенка от трех родителей — ученые Новосибирского государственного университета рассказали о самых важных открытиях в синтетической биологии, сделанных в мире в 2016 году.

Вирус года

Вирус Зика, 3D-модель © Visual Science, 2016

Главная новость 2016 года в науках о жизни — множество исследований и организационных мер, связанных с эпидемией лихорадки Зика, вспыхнувшей в Бразилии и чуть было не охватившей весь мир. До прошлого года о вирусе Зика было известно очень мало, так как случаи заболевания можно было буквально пересчитать по пальцам. Нынешняя вспышка началась с островов Тихого океана в 2007 году и в 2015 докатилась до Южной Америки. Эпидемию удалось ограничить достаточно стандартными методами борьбы с комарами – инсектициды, ловушки, противомоскитные сетки. Зато исследований вируса было проведено столько, что за год из малоизвестного возбудителя он превратился в один из самых хорошо изученных флавивирусов – к этой группе принадлежат возбудители гепатита C, желтой лихорадки, клещевого энцефалита и других малоприятных инфекций.

Мама, папа, мама

В июле 2016 года родился первый «ребенок от трех родителей» — мальчик, зачатый с использованием нового метода экстракорпорального оплодотворения, известного как «метод цитоплазматической замены». Некоторые наследственные заболевания человека вызваны мутациями в ДНК митохондрий — цитоплазматических органелл, отвечающих за производство энергии в клетке. Довольно давно существуют технологии, позволяющие переносить ядро из одной клетки в другую. Если женщина страдает болезнью митохондрий и хочет родить здорового ребёнка, можно ядро её яйцеклетки пересадить в яйцеклетку донора, из которой нужно предварительно удалить ее собственное ядро. Подавляющее большинство генов будет от мамы, а 37 митохондриальных — от женщины-донора. Первая успешная операция была сделана в частной клинике в Мексике американским доктором Джоном Чжаном.

Минимальный геном

Сравнение syn1.0 и syn3.0. Иллюстрация: Science.

Пионер синтетической биологии Крейг Вентер в своем институте синтезировал бактерию с минимальным геномом. Исследоваели опирались на свою работу 2010 года, когда они провели полный химический синтез и сборку ДНК бактерии Mycoplasma mycoides, обладающей самым маленьким известным геномом – всего около миллиона пар нуклеотидов (у кишечной палочки Escherichia coli геном длиннее в четыре раза, а у человека – в 3000 раз). Систематически исследовав гены микоплазмы, группа Вентера смогла выкинуть те, что не были необходимы для жизнедеятельности. Полученная бактерия, названная JCVI-syn3.0, имеет геном всего в 531 тысячу пар нуклеотидов и 473 гена. Функции 149 из них пока неизвестны, что еще раз показывает, как мало мы еще знаем об устройстве живой клетки.

Битва за урожай

Ученые из Эссекского университета и Ротамстедского института растениеводства попросили британское правительство разрешить полевые испытания нового сорта пшеницы. У этих растений в геном внедрено несколько копий гена, кодирующего фермент с зубодробительным названием седогептулозобисфосфатаза. Он участвует в регенерации пятиуглеродных сахаров: в глюкозе и других моносахаридах шесть атомов углерода, и растения при фотосинтезе присоединяют CO2 как раз к пятиуглеродному сахару, чтобы получилось шесть углеродов. Поставка пятиуглеродных сахаров в фотосинтетический цикл — «узкое место» метаболизма растений, и увеличение количества седогептулозобисфосфатазы позволяет поднять урожай на 40%. Материалы британских растениеводов еще не опубликованы в рецензируемых журналах и, возможно, никогда не будут опубликованы, учитывая фантастические коммерческие перспективы.

Макаки-аутисты

Фото: Yosemite / Wikipedia.

В шанхайском Институте нейробиологии исследователи получили макак, страдающих заболеванием, напоминающим человеческий аутизм. Для этого обезьянам в геном добавили несколько дополнительных копий гена MeCP2, который кодирует белок, связывающийся с эпигенетическим основанием 5-метилцитозином. Из-за этого активность многих генов, где находится 5-метилитозин, снижается. У человека мутации в гене MeCP2, которые его инактивируют, вызывает другое неврологическое заболевание — синдром Ретта, а для увеличенной дозировки MeCP2 связь с аутизмом долго подозревалась, но окончательно до сих пор не доказана. Будущие исследования должны выяснить, каким образом измененный уровень белка MeCP2 вызывает нарушения поведения — в таких работах модельные животные, созданные путем геномной инженерии, просто незаменимы.

CRISPR/Cas против СПИДа

ВИЧ, 3D-модель © Visual Science, 2016

Продолжает победное шествие технология геномного редактирования, основанная на системе бактериального иммунитета CRISPR/Cas. Во-первых, в феврале 2016 года Великобритания стала первой страной, где было официально разрешено редактирование генома человеческих эмбрионов. Во-вторых, ученым из Университета Темпл в Филадельфии удалось удалить геном вируса иммунодефицита человека из ДНК клеток хозяина – сначала из клеток человека в культуре, а потом и из крыс и мышей модельных линий. Это огромный шаг к победе над СПИДом — ни одно существующее лекарство не может справиться с вирусом, который уже встроился в хозяйскую ДНК, и до открытия систем геномного редактирования было вообще непонятно, как подойти к этой проблеме.

Продление жизни

Вдохновляющий пример долголетия показала гренландская полярная акула – опубликованное в августе исследование датских зоологов по радиоуглеродному датированию хрусталика акульего глаза показало, что даже в полной опасностей дикой природе эти хищницы доживают до 400 лет. Кроме того, в минувшем году стал ясен механизм, по которому метформин – распространенное и достаточно безвредное лекарство от сахарного диабета – ощутимо продляет жизнь червей и мышей. Вместе с тем, исследовав глобальные демографические данные, начиная с конца XIX века, ученые из Медицинского колледжа имени Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке пришли к выводу, что дольше 125 лет человек жить в принципе не может.

Интрига Альцгеймера

Фото: D.K.V. Kumar et al. / Science Translational Medicine.

В 2016 году исследователи из Массачусетского общеклинического госпиталя в Гарварде обнаружили, что амилоидные бляшки — отложения, образуемые в мозге пептидом β-амилоидом — работают как часть иммунной системы головного мозга, захватывая болезнетворные микроорганизмы. При этом бостонская компания «Биоген» почти одновременно сообщила об успешных клинических испытаниях адуканумаба – лекарства от болезни Альцгеймера на основе моноклональных антител к β-амилоиду.

Больше известных вирусных генов

Глобальное распространение вирусного разнообразия. Иллюстрация: Nature.

Технологические прорывы в секвенировании ДНК привели к открытию в 2016 году огромного числа вирусов – появился даже термин «виросфера». Ученые из Центра контроля и предотвращения заболеваний в Пекине, исследовав 220 видов беспозвоночных, открыли 1445 новых видов РНК-содержащих вирусов, многие их которых принадлежат к ранее неизвестным группам. А проведенный калифорнийским Институтом генома анализ ДНК из 3000 образцов почвы, воды и прочего, взятых по всему земному шару, выявил 125 тысяч вирусных геномов и в 16 раз увеличил число известных вирусных генов.

Новая «партитура» для клетки

В 2016 году был обнаружен новый вид эпигенетической модификации ДНК. В отличие от четырех оснований ДНК – аденина, гуанина, тимина и цитозина, в которых закодирована генетическая информация – эпигенетические модификации ДНК играют роль «партитуры», говоря клетке о том, какую часть генетической информации читать, какую нет, и что с ДНК делать, помимо ее чтения. До 2009 года была известна ровно одна эпигенетическая модификация ДНК — 5-метилцитозин, который в целом служит для снижения уровня чтения генов. В 2009 году открыли 5-гидроксиметилцитозин, который усиливает экспрессию генов. Третий вид эпигенетической модификации в геноме человека, N6-метиладенин, был обнаружен в 2015 году — его функции до сих пор не ясны. Наконец, в 2016 году сотрудники лаборатории защитно-репарационных систем ФЕН НГУ вместе с французскими коллегами открыли четвертый вид сигнальной модификации ДНК – поли(АДФ)рибозилирование (иначе называемое парилированием), присоединение полимера из аденозиндифосфатных звеньев. В отличие от других видов модификации, парилирование нужно не для регулирования экспрессии генов, а служит сигналом о разрывах ДНК для систем ее репарации, помогая быстро и эффективно чинить повреждения в нашем геноме.

Понравилась заметка? Поделитесь —

Комментарии (0)

Добавить комментарий

Войти с помощью: