Российский молекулярный биолог Максим Никитин обнаружил фундаментальный механизм хранения информации в ДНК и РНК, а также связанный с ним механизм управления активностью генов. О его существовании ученые ранее не подозревали. Об этом во вторник сообщила пресс-служба Университета "Сириус" со ссылкой на статью в журнале Nature Chemistry.
![]()
Фото из открытых источников
"Я обратил внимание на необычное свойство ДНК, которое 70 лет оставалось незамеченным в тени красоты двойной спирали. Оказалось, что для любой одноцепочечной ДНК существует великое множество других оцДНК (одноцепочной ДНК - прим. ТАСС) с практически любой наперед заданной силой сродства. Взаимодействия между этими молекулами позволяют передавать информацию и управлять экспрессией генов", - пояснил руководитель направления Университета "Сириус" (Москва) Максим Никитин, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Долгое время биологи предполагали, что уровень активности гена зависит исключительно от его структуры. Еще в прошлом столетии ученые выяснили, что это не так. На работу генов влияет масса других факторов, в том числе то, как "упакована" ДНК внутри ядра клетки, насколько избирательно клеточные механизмы считывают тот участок генома, где расположен тот или иной ген, и какие короткие нити РНК могут взаимодействовать с его "рабочими" копиями, молекулами матричной РНК.
Большое число подобных механизмов позволяет организму человека и других живых существ регулировать уровень активности разных генов при адаптации к меняющимся условиям среды. Нарушения в работе этого процесса, который биологи называют "экспрессией генов", часто ведут к развитию рака и ряда других болезней.
Однако, Никитин обнаружил следы существования еще одного ранее неизвестного механизм управления экспрессией генов. Он построен на базе открытого им механизма хранения информации в ДНК, который связан с тем, насколько сильно разные одиночные цепочки нуклеотидов могут быть похожими друг на друга и насколько активно и долго они могут временно связываться друг с другом.
Никитин обратил внимание, что взаимодействие между похожими друг на друга короткими цепочками ДНК и РНК может часто происходить внутри живых клеток. Формирование слабых и временных связей между подобными нитями нуклеотидов потенциально должно сказываться на передаче информации внутри клеток, а также влиять на уровень активности большого числа генов, чьи оригиналы или копии будут взаимодействовать с такими нитями ДНК и РНК.
Руководствуясь этой идеей, биолог просчитал, как будут вести себя похожие короткие молекулы ДНК, состоящих из десяти произвольных нуклеотидов. Расчеты показали, что взаимодействия между подобными цепочками нуклеотидов можно использовать для передачи произвольной информации и кодирования сложных логических схем, воспринимающих и обрабатывающих внешние данные.
В качестве демонстрации этого Никитин разработал несколько наборов коротких цепочек ДНК, способных хранить несколько бит данных, а также решать уравнения и извлекать корень из целого числа. Ученый предполагает, что схожие системы могут использовать живые организмы для регулировки активности генов в ответ на внешние сигналы. Их поиски станут одной из главных задач для современной биологической науки, подытожил Никитин.
