Ученые из Массачусетского технологического института научились в буквальном смысле удаленно включать и выключать отдельные гены в живых клетках и таким образом удаленно управлять процессами выработки белков, в том числе, например, инсулина.
Попытки заставить молекулу ДНК действовать по желанию человека осуществлялись и раньше, например, методами оптического воздействия, с помощью доставки хромофор - молекул, чувствительных к свету, к молекуле ДНК. Однако такого четкого, направленного электронного воздействия на отдельную молекулу, как в MIT, до сих пор получить не удавалось.
Для включения нужных генов ученые использовали механизм денатурации, или "плавления" биополимеров под тем или иным сильным внешним воздействием. В частности, молекула ДНК при сильном внешнем воздействии совершает так называемый переход "спираль - клубок", при котором непрочные водородные и гидрофобные связи, связывающие пары нуклеотидов (структурных элементов ДНК) разных спиралей распадаются. В результате две нуклеотидные цепочки отделяются друг от друга. Две спирали "расстегиваются", как застежка-"молния". Способность к "плавлению" положена, в частности, в основу метода полимеразной цепной реакции, позволяющей многократно воспроизводить молекулы ДНК.
Для денатурации одной молекулы ДНК ученые из MIT прекрепляли к цепочкам ДНК микроскопические кристаллы золота 1,4 нанометра в диаметре. Воздействие высокочастотного электромагнитного поля на металлический нанокристалл, ковалентно связанный с молекулой ДНК, приводит локальному нагреванию нанокристалла, что позволяет локально инициировать на короткий промежуток времени процесс "расстегивания" молекулы ДНК.
Прямым следствием такого локального "деления" молекулы ДНК является включение гена, то есть выработка информационных молекул рибонуклеиновой кислоты и-РНК, ответственных за передачу информации для последующей трансляции - синтеза цепей белков в живых клетках.
При этом воздействие на соседние молекулы практически не оказывается. Кроме того, поскольку воздействие очень непродолжительное и составляет всего 50 пикосекунд (1 пикосекунда = одной триллионной секунды), процесс денатурации обратим: после отключения электромагнитного поля молекула ДНК "застегивается" обратно.
Некоторые ученые, признавая принципиальную новизну предложенного метода, тем не менее склоняются к мысли, что до практического применения метода еще очень далеко - сначала нужно понять, к чему приведет включение того или иного гена.
Ученые MIT надеются уже в ближайшем времени начать включать и выключать гены уже непосредственно в живых организмах, сообщает ИА "Нетоскоп".
