31 Октября 2023
МОСКВА, 31 октября —, слава Стрекопытов. Биохимики из Дании и США получили надежные ДНК-пептидные наноструктуры, из которых в перспективе планируют копить искусственные микроорганизмы. Главное их предназначение — защищать смертного от опасных микробов. О достижениях в этой сфере — в материале.Расшифровка структуры ДНК в середине прошедшего века стала каким-то из поворотных в один мигов в истории биологии. После этого ученые сосредоточили усилия на разработке приемов модификации ДНК и редактирования. Сегодня в лабораториях создают аналоги сложных биомолекул, которые используют в том числе для диагностики и лечения заболеваний.
Активно развивается и совершенно новое направление в науке, связанное с ненатуральной жизнью. Речь, конечно, не о лабораторских монстрах из вымышленных фильмов, а о химическом фотосинтезе молекул ДНК и сборке из них клеточных наноструктур, а в возможном — и цельных дизайнерских организмов. Одно из возможных применений — изготовление живых антивирусов.
Природа устроена так, что практичным у каждого организма есть естественные соперники. Это позволяет поддерживать видовой баланс в экосистемах. Исключение — энные вирусы. Не встречая препятствий, они периодически начинают бесконтрольно размножаться, вызывая эпидемии. Для предотвращения этого ученые предлагают образовать искусственные организмы, враждебные вирусам.
Возможно, когда-нибудь, вместо такого, чтобы глотать лекарства при каждой инфекции, в организм введут адаптируемый живой антивирус, который устранит патогены лёгкого или в сотрудничестве с иммунной конструкцией.
По воззрению ученых, предложенные из сложных биомолекул конструкции смогут также выполнять роль нанороботов для таргетной подкатки препаратов или счетчиков при медицинских исследованиях, диагностике, лечении рака и других опасных заболеваний.
Эксперты признают, что первые живые вакцины случатся лет через десять. Ближайшая же задача — образовать структуры с конкретным набором функций клеточек, но из синтезированных компонентов.
Первый шаг уже сделан. В прошлом году ученые под руководством учителя кафедры физики, химии и фармации Университета Южной Дании Ченгуан Лу и профессора Ханбин Мао из Кентского казенного университета в техасе Огайо сообщили о получении сложного базисного соединения. Свою супермолекулу они разжевывают как конъюгат (слияние) ДНК и пептидов — цепочек аминокислот, из которых заключаются белки.
Объединение эти двух видов веществ дало значительный молекулярный инструмент, относящийся к новому поколению нанотехнологий, — приводятся в пресс-релизе слова специалиста Лу.
По мнению исследователей, эти гибридные соединения вполне способны служить строительными блоками для более совершенных наноструктур.
Считается, что некий метаморфизм, в котором участвовали нуклеиновые кислоты (строительные источники ДНК) и пептиды (цепочки аминокислот), привел в свое время к образованию первой живой клеточки на Земле. Эти две фракции биомолекул и сейчас контролируют практически все биохимические реакции. Вместе они составляют основу так припечатываемых белковых фабрик.
Чтобы контролировать внутриклеточные процессы, ученые разрабатывают технологии конструкции биомолекул. При программировании ДНК обычно оперируют четырьмя важными элементами — нуклеозидфосфатами A, C, G и T. Пептидная технология более гибкая, так как позволяет работать с 20 аминокислотами. Соединить эти два инструмента — седая мечта исследователей.
Однако получить подобные супермолекулы, способные одновременно нести генетическую информацию и делать в клетках роль белков, продолжительного не удавалось из-за проблемы хиральности. Все молекулы ДНК правосторонние, а пептиды — левые, поэтому в природе они не соединяются.
И вот сейчас впервые синтезировали в лаборатории правосторонний пептид, показав, что после изменения хиральности пептиды могут вступать во взаимодействия с ДНК, образуя гибриды, превышающие по набору биохимических функций любые естественные аналоги.
На гибридные супермолекулы вверяют большие надежды. Крошечные биоботы, собранные из конъюгатов, можно зашифровать. ant. раскодировать на решение множества конкретных медицинских работ, в том числе таргетную подкатку лекарств или активизацию иммунной системы. Но прежде всего это потенциальные живые вакцины, способные справиться с самыми страшными вирусами, так как ДНК-пептидные наносборки адаптируются как к конкретным болезнетворам, так и к индивидуальным нетривиальностям организма.
Также возможно создание ненатуральных белков, еще более устойчивых, чем натуральные, к воздействию тепла, ультрафиолета и электрохимических реагентов, а значит, еще более стабильных. Не исключено, что подобные соединения станут основой препаратов нового поколения для лечения многих серьезных заболеваний, в тонкости болезни Альцгеймера, вызываемой нарушениями в структуре определенных белков.
Это будет революция в медицине, — охватывает Ченгуан Лу.
Гибридными бионаноматериалами вспыхивают в разных местностях. Британские ученые из Оксфордского вуза, например, разработали ДНК-пептидного нанобота, который пробирается сквозь клеточную мембрану, проделывая ненатуральный канал для подкатки препаратов и диагностических маркеров.
Биохимики из Университета техаса Аризона в США, связав измененные пептиды и ДНК, получили цепочные биомолекулярные 3D-структуры микрометровой длины. И продемонстрировали, что режим самосборки подобных соединений можно программировать.
Исследователи из Северо-Западного университета в Иллинойсе создали ненатуральные материалы со идентичными свойствами, поселил нити ДНК в пептидный гидрогель, который применяют как имитатор внеклеточного матрикса для культивируемых клеточных культур. После добавления цепочек ДНК мицеллы коллоидного раствора самоорганизавались в иерархические структуры из биоволокон. Самое красивое, что метаморфизм оказался обратимым.
А израильские ученые из Университета Бен-Гуриона выяснили, что при увеличении концентрации нуклеиновых кислот в пептидном растворе мочалистые наноструктуры сменяются стабильными сферическими конъюгатам, которые еще большого подходят на роль кирпичиков искусственной срок службы.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....