Категории: Биология

Биологи разработали периодическую таблицу ядер клеток, открыв новые возможности в генной инженерии

Лайнуть/Поделиться

Международная группа биологов разработала новую систему классификации ядер клеток, что привело к открытию метода преобразования одного типа ядра клетки в другой.

Периодическая система химических элементов была создана более 150 лет назад Дмитрием Менделеевым, как система классификации элементов на основе возрастающего числа электронов в атоме. Команда биологов, создавшая новую «периодическую таблицу» для ядер клеток, использовала оригинальную таблицу Менделеева, а также свои знания о древе жизни в качестве вдохновения для своего собственного проекта.

Команда, опубликовавшая свои выводы в журнале Science, считает, что новая таблица и открытие могут привести к совершенно новому методу генной инженерии.

Системы классификации на основе хромосом

Работа над таблицей ядер клеток началась с ученых из консорциума под названием DNA Zoo, изучающих системы классификации хромосом, основанные на том, как они складываются, чтобы соответствовать ядрам различных видов животных.

«Независимо от того, смотрели ли мы на червей, ежей или кораллов, мы постоянно наблюдали одни и те же схемы складывания», – сказала Ольга Дудченко, соавтор нового исследования.

На этой иллюстрации показан зверинец паттернов хромосомных контактов в ядрах различных животных и растений.

Команда в конечном итоге поняла, что это просто видение вариантов двух общих ядерных конструкций: «у некоторых видов хромосомы организованы как страницы печатной газеты, с внешними полями с одной стороны и согнутой серединой с другой», – пояснила Дудченко. «А у других видов каждая хромосома скомкана в маленький шарик».

Работа с белком “конденсин II”

Пытаясь раскрыть механизм, лежащий в основе их открытия, и выяснить, возможно ли преобразовать один тип ядра в другой в лаборатории, команда из DNA Zoo объединилась с группой ученых из лаборатории Бенджамина Роуленда в Нидерландском институте рака (NCI).

Команда NCI работала над экспериментами с белком, называемым, конденсин II, который участвует в делении клеток. Его мутирование привело к удивительному наблюдению:

«Когда мы мутируем этот белок в человеческих клетках, хромосомы полностью перестраиваются», – пояснила Клэр Хенкамп, соавтор исследования и член команды NCI.

Преобразование человеческих клеток из одного ядерного типа в другой

Обе команды начали сотрудничать после того, как пришли к осознанию того, что открытие Хенкамп, по сути, предоставило метод преобразования человеческих клеток из одного ядерного типа в другой.

«Когда мы посмотрели на геномы, изучаемые в DNA Zoo, мы обнаружили, что эволюция уже проводила наш эксперимент много-много раз! Когда мутации в каком-либо виде разрушают конденсин II, они обычно меняют всю архитектуру ядра», – сказал Бенджамин Роуленд, старший автор исследования.

Из-за пандемии команды не выходили из дома, поэтому обратились к искусственному интеллекту, чтобы проверить свои выводы. Они разработали имитационные модели, которые показали, что,  разрушая конденсин II, человеческое ядро ​​может быть реорганизовано в ядро ​​другого вида, например, мухи.

«Мы начали с невероятно широкого обзора двух миллиардов лет ядерной эволюции», – сказал соавтор Сумитабха Брахмачари. «И мы обнаружили, что все сводится к одному простому механизму, который мы можем смоделировать, а также повторить самостоятельно в пробирке».

Редакция

Опубликовала
Редакция

Недавние публикации

Учёные выяснили, как на сердце влияет просмотр хоккейных матчей

Показатели сердцебиения хоккейных фанатов сопоставимы с сердечными нагрузками самих атлетов. Это выяснили канадские исследователи. Хоккей… Читать далее

12/08/2022

Почему любители азартных игр не учатся на своих ошибках: выводы учёного

В исследовании, проведённом доктором наук Марком Гриффитсом, изучались когнитивные отличия регулярных и нерегулярных игроков, которые… Читать далее

12/08/2022

Учёные разработали нейросеть для анализа спортивных достижений

Разработчики одного их политехнических университетов изобрели нейросеть, которая автоматически определяет объективный уровень атлета в данный… Читать далее

11/08/2022

На матчах без болельщиков футболисты вели себя спокойнее, чем обычно

В 2020 году многие футбольные матчи проходили без болельщиков на трибунах из-за угрозы распространения COVID-19.… Читать далее

11/08/2022

Исследователи определили самый безопасный игорный рынок в мире

Учёные мадридского университета Карлоса III провели исследования гемблинг-рынка страны, чтобы установить процент зависимых игроков. Глобальный… Читать далее

09/08/2022

Компания Nike совместно с RTFKT выпустила AR-толстовку

В 2021 году Nike стала владельцем компании RTFKT Studios, которая разрабатывает цифровую одежду. Вскоре после… Читать далее

09/08/2022