Группа исследователей из Швейцарской высшей технической школы Цюриха адаптировала минимальный геном бактерии Caulobacter crescentus для облегчения его синтеза de novo. Чтобы это сделать, исследователи заменили примерно каждую шестую букву ДНК, но так, чтобы при этом остались прежними аминокислотные последовательности белков. После этих манипуляций выяснилось, что только 580 генов из 680 сохранили свою функциональность. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
В основу исследования легли сведения о минимальном наборе генов, необходимых для Caulobacter crescentus. Обычный геном этой пресноводной бактерии состоит из четырех тысяч генов, но в предыдущих исследованиях выяснилось, что только небольшая их часть жизненно ей необходима для выживания в лабораторных условиях — порядка 680 участков, включающих в себя белок- и РНК-кодирующие последовательности, а также регуляторные участки.
Минимальный геном этой бактерии представляет собой кольцевую молекулу, длина которой составляет примерно 800000 нуклеотидных пар, что очень много для синтеза de novo (то есть не на основе другой ДНК или РНК-матрицы). В 2009 году исследователи из лаборатории Крейга Вентера впервые синтезировали таким образом геном другой бактерии и на это у них ушло порядка сорока миллионов долларов и десять лет работы. Несмотря на постоянное совершенствование методов, синтезировать длинные молекулы ДНК по-прежнему довольно сложно, дорого и далеко не всякую последовательность можно синтезировать обычным коммерческим способом. Особенные пробдемы возникают с длинными последовательностями, богатыми гуанином и цитозином.
Чтобы упростить задачу, Джонатан Венец (Jonathan Venetz) и его коллеги решили модифицировать минимальный геном так, чтобычтобы максимально облегчить синтез, в частности оптимизировав GC-состав. Для этого им пришлось основательно переработать последовательность и заменить в ней примерно каждую шестую букву. Несмотря на то, что геном сделали практически заново, все закодированные в нем белковые последовательности остались прежними. Это получилось благодаря вырожденности генетического кода, из-за которой последовательность белка может быть записана в ДНК с использованием разных букв.
Геном сшили из отдельно синтезированных 236 сегментов, закольцевали и подсадили бактериям вместо обычного генома. По словам ученых, это обошлось им примерно в 120 тысяч долларов. Сравнив работу генов в обычном и синтетическом геноме исследователи выяснили, что лишь 580 из 680 генов оказались функциональны. Это объясняется тем, что в геноме бактерии записаны не только белковые последовательности, но и регуляторные участки и молекулы РНК, для работы которых сохранение правильной конформации очень важно. По-видимому, не все из них оказались известны заранее, и поэтому подверглись «оптимизации», которая их и сломала. С этим результатом в руках авторы планируют создание третьей, полностью функциональной версии генома бактерии, в которой ошибки второй версии были бы исправлены. Они надеются, что нерабочие участки генома смогут рассказать о неизвестных ранее элементах минимального генома Caulobacter.
О том, как Крейг Вентер и его команда вычисляли первый в мире минимальный геном и зачем это было нужно можно почитать в нашем материале «Прожиточный минимум».
Волновой геном №32. Беседы с Петровичем о главном
02 Апр 2019 07:02 #8015
limarodessa wrote:
Ученые заново переписали и синтезировали геном бактерии
Думаю, чисто формально, они все сделали верно...Наверняка не раз секвенировали искусственную последовательность на предмет соответствия синонимии трансляции. Но, подход оказался чисто механистическим и показал, что должны существовать рабочие и нерабочие наборы кодонов (пулы) ...
Для решения нужно начать с иссследования парных замен син-кодонов на совместимость ...
"...Затем той же командой были созданы методы трансплантации генома, позволяющие ввести в клетку целиком новый геном и затем разрушить геном старый. В компьютерной аналогии это сродни установке нового софта на старом железе. Отличие биологических систем в том, что тут новый софт сам постепенно строит для себя новое железо: у бактерией с «подмененным» геномом меняется состав РНК, белков, липидов мембраны — вообще почти всего, что есть в клетке..." nplus1.ru/material/2016/03/25/minimalgenome
"...Что, если выкинуть из модельного организма, например простой бактерии, всё, что не абсолютно необходимо ей для воспроизводства? Тогда, добавляя ту или иную готовую конструкцию, мы сможем получить из нее организм, который идеально справляется с одной конкретной задачей" nplus1.ru/material/2016/03/25/minimalgenome
Но будет ли этот организм жить?
Волновой геном №32. Беседы с Петровичем о главном
02 Апр 2019 07:50 #8016
hide wrote:
Вона как.Значит, точно не просто воблируют...
Трудности, которые налицо при попытках создать минимальный работающий геном в квази нормальной клетке у Вентера и других как раз связана с игнорированием смысловой, контекстной, части генома при вырезаниях и вставках генов, как естественных, так и искусственных. Эти трудности и отметил М.Гельфанд в итоговой оценке такой синтетической работы без знания грамматики бактериальных генов и их генома в целом.
Волновой геном №32. Беседы с Петровичем о главном
02 Апр 2019 07:59 #8018
Эпигенетические модификации многоклеточных должны комплексно решать задачи модификации, жизнеспособности клеток в составе организма и специфику дифференцировки, как минимум...
Волновой геном №32. Беседы с Петровичем о главном
02 Апр 2019 09:50 #8025
hide wrote:
Эпигенетические модификации многоклеточных должны комплексно решать задачи модификации, жизнеспособности клеток в составе организма и специфику дифференцировки, как минимум...
до многоклеточных далеко, хайд, там не знаешь что будет и как скажется на жызнь существа в дальнем плане; хотя давеча китаец попытался избавить новорождённых от недуга, но надо будет посмотреть
Волновой геном №32. Беседы с Петровичем о главном
02 Апр 2019 09:51 #8026
Как wrote:
ЕДИНСТВЕННЫЙ минус в том, что этими ПРАКТИЧЕСКИМИ вопросами Волновой Геном заниматься НЕ МОЖЕТ.
Миф постепенно тает
КАК, ну ниКАК у вас не получается что-нибудь вразумительное промямлить. То, что вы издаете неприличные и бессмысленные звуки носит название ГЛОССАЛИИ.
Теперь о практических вопросах в отношении геномов бактерий. В Торонто мы поставили еще одно экспериментальное исследование - по квантовому переносу генетической информации между двумя генетическими линиями бактерии Enterococcus hirae. Одна линия - устойчивая к ванкомицину, другая чувствительная. Цель исследования - показать возможность квантового переноса с помощью мШЭИ генетического признака устойчивости к ванкомицину с устойчивой бактерии на чувствительную. Зачем? В лечебных учреждениях проблема устойчивости к антибиотикам приобрела сейчас глобальные масштабы. Например, неуклонно растет процент рожениц, гибнущих от сепсиса, заражения крови патогенными бактериями. Фармако фирмы перестают синтезировать новые антибиотики - бесполезно и дорого. Вот одно из свидетельств бессилия медицины. Нам удалось вернуть чувствительность к ванкомицину резистентным бактериям.
Вот экспертное заключение по этой работе:
Executive Summary of the Experiments Designed to Provide the Proof of Principle of Wave Genetics Theory. Toronto.
Experiments described below were performed under contract with Wave Genetics by an independent Contract Research Organization (CRO) Nucro-Technics. Nucro-Technics is an ISO 9002 certified facility engaged in business of performing pre-clinical studies for the pharmaceutical industry, is regularly inspected and is in compliance with the US Food and Drug Administration (FDA) and Therapeutic Product Directorate of Canada (TPD). Experiments were performed by Nucro-Technics staff; test materials were at all times under control of Nucro-Technics and Study Report (Appendix 1) prepared by the Nucro-Technics.
The objective of the study was to demonstrate the possibility of transmitting genetic information from one living organism to another utilizing Wave Genetics proprietary technology. To achieve this objective the following approach was selected: normal vancomycin-sensitive bacteria (Enterococcus hirae) were selected as donors of genetic information; vancomycin-resistant strain of the same bacteria was selected as a test subject (recipient of genetic information). Vancomycin is the latest generation broad spectrum antibiotic that is used as a last resort to treat infections that do not respond to any other antibiotic. Vancomycin-sensitive bacteria do not grow or grow much slower in the presence of vancomycin, while growth of vancomycin-resistant bacteria is not affected by the presence of this antibiotic. The successful proof of principle was defined as demonstration of the transfer of sensitivity to vancomycin from sensitive to resistant strain.
Two sets of experiments were performed. In the 1st experiment a total of 20 plates with vancomycin-resistant bacteria were used. Plates 17 to 20 served as control and were not treated in Wave Genetic system, while plates 1 to 16 were treated with the vancomycin-sensitive donor in the system for varying periods of time – from 20 sec to 20 min (see Appendix 1).
Standard amount of bacteria from each plate was then grown in vancomycin-containing media for 4 hours. The greater the sensitivity to vancomycin, the slower would be the growth of the bacteria. Thus, the final concentration of bacteria per ml of solution is inversely proportional to the vancomycin sensitivity, i.e. the lower the concentration, the greater the sensitivity.
As can be seen from the data in Appendix 1, treatment for more than 20 sec resulted in significantly reduced growth rate compared to untreated controls: Average concentration for plates 5 to 16 = 2.96x108 while for untreated controls in plates 17-20 grew to an average concentrating of 3.59x108 (21% difference in concentration, p=0.005).
Treatment for 20 sec did not produce a statistically significant change, indicating that a very short treatment is less effective.
Second experiment was designed to confirm the reproducibility of the results of the 1st experiment and also to eliminate the possibility that the results were caused by non-specific effect of laser irradiation on the resistant culture. Since 1st experiment indicated that very short duration of treatment is less effective than longer duration, 2 treatment times were used in the second study – 5 min and 15 min. However, in addition to the untreated control group a second control group was added (plates 1 to 4). These plates were placed in the Wave Genetics system and exposed to the laser beam for 5 or 15 min but without donor (vancomycin-sensitive bacteria) being present in the system.
The results of this study are very similar to the first. The average bacterial density after 4 hrs growth in the culture media was 6.1x108 for untreated controls compared to 4.96 x108 for the treated group a difference of 23.4%, very similar to the first experiment. The laser irradiated control group (without the donor present) was not statistically different from the untreated control group with the average cell density of 5.76 x108 cells/ml.
Conclusion. The two experiments described above demonstrate the reproducibility and consistency of the genetic information transfer experiments using Wave Genetics system and should be considered as demonstration of the “Proof of Principle”.
Заключение. Описанные выше два эксперимента демонстрируют воспроизводимость и последовательность экспериментов по передаче генетической информации с использованием системы Wave Genetics и должны рассматриваться как демонстрация «Доказательства принципа».
Волновой геном №32. Беседы с Петровичем о главном
02 Апр 2019 10:06 #8028
Характерна реакция Канадцев на это - спрятать результаты и НЕ ПУБЛИКОВАТЬ.
Тертышный со своей группой по возвращении в Москву в мед. академии Петровского воспроизвел эти результаты на другой бактерии. Реакция на это - примерно та же.
Причина понятна. Обсуждать не будем.
О значении этой работы. Еще раз продемонстрирована способность мШЭИ передавать работающую квантовую ген. информацию от биодонора к биореципиенту. То есть еще одно подтверждение предсказания А.Г.Гурвича 1924г. о волновых генах. И второе. Понятна важность этого феномена для медицины, генетики и биологии в целом. И третье. Работа с минимизацией генома бактерий может и должна быть поставлена на квантовую снову. Это проще, практичнее и существенно дешевле.
Волновой геном №32. Беседы с Петровичем о главном
02 Апр 2019 11:03 #8033
Если бы да кабы П.Гаряев был бы честным ученым, то он дал бы адреса тех, кто якобы рецензировал его успехи. С ними можно было бы связаться и выяснить истину.
Однако сей около научный деятель этого не делает. И правильно. Он боится, что повториться то же что и с профессором Власовым, который скажет, что такое мШЭИ и зачем Блок Питания в этой схеме.
Так, что лучше для ППГ сидеть бы в сторонке и анализировали успехи у других а не лезть со своими "опусами" в мир науки.
ps - Изя, ты скоро будешь папой!
- Папой?! Как так?! Я же даже не католик!
Волновой геном №32. Беседы с Петровичем о главном
02 Апр 2019 11:12 #8035
Кстати, об экспертном заключении. Этот мэн, тоже из иудеев, много лет пасется в Канаде - доктор физ-мат наук, доктор мед. наук. Его приставили к нам, и он в таком прилипшем состоянии пребывал с нами больше года. Все записывал на видео. Имею в виду все эксперименты. Потом выступил у пригласившего нас, как потом выяснилось, международного афериста Бирштейна. Выступил на заключительной встрече с приглашением каких-то Канадских спецов (не познакомили даже). Выступил с итоговой оценкой нашей работы. За оценку получил от Бирштейна 3000$. Заключение написал. он. На просьбу поставить подпись никак, слышишь, КАК? Не отреагировал. Еще бы - связываться с фармако-мафией... Вот такая грязь, как у КАК-и. Его, КАК-у, смело можно было бы брать Бирштейну в эксперты по признаку подлости и национальности. Да глуп, как пробка... А то бы...
