Биологи приблизились к созданию полностью искусственных генов

Биологи приблизились к созданию полностью искусственных генов

Биологи разработали модель, позволяющую определить влияние синонимичных кодонов на синтез кодируемого белка. Результаты работы были опубликованы в журнале Nature.

Кодоном называется тройка нуклеотидов (триплет) в ДНК и информационной РНК, которая кодирует одну аминокислоту в белке. Так как число кодонов, кодирующих одну из двадцати аминокислот, составляет 61, часть аминокислот закодирована несколькими кодонами, называемыми синонимичными.

Синонимичные кодоны могут по-разному влиять на уровень экспрессии белка, но выяснение, какой именно эффект будет оказывать определенный кодон, затрудняется тем, что триплеты также влияют на множество структурных особенностей информационной РНК. Все эти дополнительные факторы, в свою очередь, могут вносить различный вклад в эффективность процесса трансляции гена, и определить результирующий эффект становится очень трудно. 

Чтобы решить эту проблему, ученые создали модель, учитывающую широкий диапазон особенностей структуры РНК. Для этого был измерен уровень экспрессии белка у 6 348 генов, взятых у различных организмов (включая человека) и внедренных в клетки E.coli. У каждого исследуемого гена была измерена частота встречаемости всех синонимичных кодонов, а также определены структурные особенности соответствующей гену информационной РНК. С использованием методов регрессионного анализа и моделирования ученые смогли выяснить, как конкретные кодоны через дополнительные факторы будут влиять на эффективность трансляции РНК и синтеза белка.

Результаты показали, что, в целом, непосредственное влияние кодонов на экспрессию превышает влияние дополнительных факторов, однако есть и исключения: третичная структура информационной РНК  вблизи переднего конца молекулы может полностью прекратить процесс трансляции. Кроме того, полученные данные подтвердили, что часто встречающиеся синонимичные кодоны положительно влияют на уровень экспрессии белка, прежде всего через стабилизацию РНК и увеличение продолжительности ее жизни.  

Ученые надеются, что результаты исследования помогут в создании искусственных генов, синтез белков которых отличался бы большей эффективностью.

Известно, что некоторые синонимичные кодоны в кодирующих участках ДНК встречаются чаще других. Это явление называется предпочтением кодонов и сформировалось под воздействием эволюции, когда некоторые кодоны оказывали более благоприятное воздействие на эффективность процессов трансляции.

Александр Еникеев

N+1

Похожие новости:
Назван главный способ борьбы со старением
Биологи из Индианского университета выяснили, что депрессия и стресс отражаются не только на внешности человека, но и оказывают куда более глубокое воздействие на человеческий организм, изменяя активность генов. Открытие позволило выявить вещества, которые могут помочь в борьбе со старением. Результаты ..
2016-05-25 2099 0 Разное, интересное
0
Биологи приблизились к тайне бессмертия
Человечество долгие века ломает голову над загадкой бессмертия – огромное количество бессмертных героев в приключенческой литературе и кино живут вечно и счастливо. Биологам удалось приблизиться к тайне. Пока только на червяках – во время экспериментов профессор Ричард Моримото ..
2015-07-28 6203 0 Разное, интересное
0
Биологи раскрыли тайны «темной материи» в ДНК
Молекулярные биологи из Института Глэдстоуна придумали новый способ расшифровки ДНК, который позволит определить, как «темное вещество» генома — те участки, что не кодируют белки, — влияет на гены и, как следствие, определяет генетическое здоровье человека. Исследование опубликовано в журнале Nature Genetics. ..
2016-04-05 1534 0 Разное, интересное
0
Биологи создали нелысеющих мышей
Японские ученые обнаружили, что потеря волос связана со снижением выработки коллагена в эпидермальных стволовых клетках. Искусственное увеличение выработки коллагена позволило вывести линию мышей, у которых возрастная потеря волос была в несколько раз меньше, чем у обычных грызунов. Результаты работы ..
2016-02-05 1220 0 Разное, интересное
0
Названы восстанавливающие ДНК человека физические упражнения
Американские и бразильские медики назвали эффективный способ запуска прижизненной реконструкции ДНК человека. Соответствующее исследование опубликовано в журнале Experimental Physiology, кратко о нем сообщает EurekAlert!Одноразовой тренировки на выносливость достаточно, как показали ученые, для того, чтобы запустить экспрессию генов, ответственных ..
2017-02-09 8509 0 Разное, интересное
0
Определен минимум жизненно важных для человека генов
Ученые определили 3,2 тысячи генов, критически важных для здоровья — даже небольшие мутации в них убьют человека еще до рождения. «Критический минимум» составляет около 15 процентов от всего генома, пишут авторы препринта, на который ссылается Science News.Ученые из Гарварда и Массачусетского технологического ..
2015-11-12 1033 0 Разное, интересное
0
Ученые впервые обнаружили гены интеллекта
Ученым из Имперского колледжа Лондона впервые удалось выделить гены, отвечающие за развитие интеллекта человека. Теперь генетики убеждены в своей способности манипулировать яркостью мышления человека. Примерно 75% человеческого IQ — это генетическая предрасположенность. Согласно данным нового исследования ..
2015-12-24 1875 0 Разное, интересное
1
Ученые нашли новый способ борьбы с облысением
Биологи обнаружили новый эффективный метод борьбы с облысением. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале PLOS Biology, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте британского издания The Daily Mail. Ученые обнаружили, что макрофаги способствуют восстановлению волосяного покрова ..
2014-12-26 2120 0 Разное, интересное
0
Обнаружена причина разумности позвоночных
Британские ученые из Эдинбургского университета считают, что основы разумности человека были заложены более 500 млн. лет назад, то есть задолго до его появления. По их мнению, возможность умственного развития появилась еще с первыми хордовыми организмами. Давно известно, что позвоночные имеют гораздо больше белков, ..
2013-12-11 1530 0 Разное, интересное
0
Раскрыта причина старения мозга
Исследователи из Алленского института исследования мозга в Вашингтоне выяснили, что старение мозга и снижение когнитивных способностей связано с накоплением бляшек и образованием нейрофибриллярных узлов, а также изменением в активности генов. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте MedicalXpress.Ученые проанализировали образцы мозга ..
2017-11-23 2138 0 Разное, интересное
0
Мозг млекопитающего впервые выдержал долгую заморозку
Биологи из Калифорнии впервые продемонстрировали мозг кролика, который выдержал восстановление после специальной процедуры длительной заморозки. Результаты исследования авторы опубликовали в журнале Cryobiology, а кратко о них сообщается на сайте Motherboard.В своем эксперименте ученые заморозили до минус 135 градусов ..
2016-02-10 1519 0 Разное, интересное
0
ДНК вымершего животного разместили в живом организме
Австралийские биологи совместно с коллегами из США внедрили гены вымершего сумчатого волка в организм мыши и впервые в мире смогли понаблюдать за реакциями, которые вызывает ДНК вымершего вида в живом организме. "Это первый случай, когда ДНК от вымершего вида была использована для того, ..
2012-10-21 1860 0 Разное, интересное
0
Гонконг будет строить дата-центры в пещерах под городом
С населением более чем 7 миллионов, зажатым на территории 1 000 квадратных километров, и одними из самых высоких цен на недвижимость в мире, возможности инфраструктурного развития Гонконга становятся все более ограниченными с каждым годом. Таким образом для привлечения и реализации новых инновационных проектов в сфере высоких ..
2013-03-26 1295 0 Разное, интересное
0
Биологи раскрыли тайну пищеварения падальщиков
Датские и американские биологи выяснили, как грифам удается поедать гниющие трупы животных, изобилующие смертельными токсинами. Для этого ученые исследовали кишечную микрофлору двух видов американских грифов и обнаружили там клостридии и фузобактерии — микробы, опасные для здоровья большинства позвоночных. ..
2014-11-27 2038 0 Разное, интересное
0
Гигантские вирусы назвали четвертой ветвью жизни
Ученые из Марселя обнаружили у гигантских вирусов геномные кассеты CRISPR, связанные с защитной функцией и наблюдаемые ранее у прокариот. Это, по мнению специалистов, позволяет отнести вирусы с CRISPR к промежуточным формам жизни (между бактериями и вирусами). Исследование опубликовано в журнале ..
2016-03-01 1366 0 Разное, интересное
0