Биологи проследили эволюцию генных сетей дрозофилы

Команда ученых смогла проследить, как происходят изменения активности генов плодовой мушки дрозофилы в течение ее жизни. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org. Это исследование демонстрирует так называемый системный подход, который играет все большую роль в развитии биологии.

За время существования организма от момента его зачатия и до смерти, в нем включается и выключается множество различных генов. Некоторые из них работают в течение длительного периода, другие "оживают" только один раз. Активация или умолкание каждого отдельного гена оказывает влияние на функционирование многих других. Одной из немаловажных целей современной биологии является поиск этих взаимосвязей и воспроизведение генных сетей организмов.

До настоящего момента большинство исследователей сосредотачивались на изучении отдельных сетей или их работы в конкретном временном отрезке. Авторы данной работы попытались проследить, как генные сети Drosophila melanogaster эволюционируют в течение ее жизни. Они выбрали около четырех тысяч генов и определяли их активность в 66 временных точках. Для того чтобы превратить 66 отдельных "снимков" в "кино", ученые использовали специальный вычислительный алгоритм. С его помощью они воссоздали 23 динамичные генные сети, которые способные перестраиваться в соответствии с задачами развития организма (например, переход от стадии головастика к стадии взрослой особи).

Авторы работы подчеркивают, что использованный ими подход может стать основой для изучения множества важных процессов, например, развития рака или иммунного ответа, так как в каждом из этих случаев генные сети не являются статичными, а постепенно переходят друг в друга.

Ученые создали наноробота на ножках из ДНК

Команда исследователей из Оксфордского университета создала молекулярную конструкцию, которая способна самостоятельно передвигаться по нити ДНК. Об особенностях изобретения пишет журнал New Scientist.

Молекулы, способные передвигаться вдоль определенных внутриклеточных структур известны биологам давно. По цепочке ДНК, например, "ездит" фермент ДНК-полимераза, копирующий молекулы ДНК. Моторные молекулы динеин и кинезин перемещаются по микротрубочкам - скелетным структурам клетки - и даже перевозят различные "грузы".

Ученые пытаются искусственно создавать подобные структуры, однако до сих пор ни одна из них не смогла сравниться с естественным аналогами. Авторы данного исследования утверждают, что по многим характеристикам их "молекулярная машина" превосходит остальные. Созданная ими конструкция состоит из двух соединенных друг с другом "ножек", представляющих собой короткие отрезки ДНК. "Ножки" могут прикрепляться к определенным последовательностям (так называемым комплементарным последовательностям) ДНК, по которой перемещается крошечный механизм. При этом "ножки" конкурируют между собой, то есть, если одна из них прикрепляется к основе, то вторая вынуждена отсоединиться.

Энергию для перемещения "наноробот" получает от специальных молекул, плавающих в окружающем растворе. Необходимая для этого реакция протекает при помощи катализатора, роль которого выполняют "ножки", когда они отрываются от поверхности. Такое сопряжение обеспечивает постоянную "поставку топлива".

Кроме обеспечения перемещающихся по ДНК "нанороботов" постоянным источником энергии, необходимо заставить их двигаться в одном направлении. Конструкция специалистов из Оксфорда разработана таким образом, что ее "ножка" может делать только шаг вперед или возвращаться на прежнее место. "Эта особенность также обеспечивает постоянное прикрепление к основе хотя бы одной "ноги". Соответственно, "наноробот" не может случайно оторваться и уплыть.

Однако у новой разработки есть недостатки. Так, "ножки" могут запутываться при ходьбе, препятствуя дальнейшему перемещению. В данный момент создатели работают над преодолением этой трудности. В перспективе подобные "нанороботы", только более совершенные, смогут обеспечить перевозку наногрузов по нанозаводам и нанофабрикам, однако это произойдет не раньше, чем исследователи смогут наладить стабильное перемещение "пустых" структур.