22 января, Кивамаркет – Наука. Заведующий лабораторией МФТИ, руководитель направления “Нанобиомедицина” университета “Сириус” Максим Никитин совершил открытие, которое он назвал “молекулярной коммутацией”, меняющее представления в биологии.
В опубликованном материал исследователь показал, что информация ДНК может передаваться посредством взаимодействия коротких одноцепочных молекул ДНК/РНК а не только через структуру двойной спирали или через уникально подобранные молекулярные цепи, как считалось на протяжении предыдущих 70 лет.
Максим Никитин экспериментальным путём доказал, что ДНК способна эффективной сохранять и передавать информацию без комплементарности цепей двойной спирали.
Результаты исследования механизма молекулярной коммутации ДНК опубликованы в журнале Nature Chemistry.
То явление, которое я открыл показывает о том, что те высокопрочные связи, которые раньше рассматривались всей молекулярной биологией, это как вершина айсберга, и на самом деле как бы открыта не чтобы тёмная материя, а тёмная энергия в биологических системах.
Максим Никитин
Максим Никитин в своей статье показывает экспериментальную реализацию большого разнообразия систем, по-разному обрабатывающих информацию. От включающих три суперкоротких олигонуклеотида длиной в семь азотистых оснований до ячеек памяти, систем вычисления квадратного корня. Устойчивую обработку информации компьютерное моделирование коммутации продемонстрировало также и системой, содержащей 1000 олигонуклеотидов, что позволяет создать 572-битную ячейку обработки информации, превосходящую битность всех существующих компьютеров. Данная модель, предложенная учёным, не имеет ограничений по числу взаимодействующих олигонуклеотидов.
Раньше все говорили, что, если ДНК регулирует работу гена, то оно должно быть, вот, чётко совпадать. Ну, максимум одна буква должна быть лишней и так далее. А я сказал, что что, если мы возьмём самую несовпадающую, самую непохожую ДНК на ген, вот максимально не похожую, которая вообще по всей логике не должна как-то влиять на работу гена. Я сказал: “А теперь я покажу, как этот феномен делает так, что он очень сильно влияет на любой заданный мне ген.”
Максим Никитин
В своих исследованиях Никитин показал и доказал, что для эффективной обработки генетической информации ДНК не обязательно образовывать двойную спираль, она способна сохранять и передавать информацию за счёт слабоафинных взаимодействий, а также то, что короткая ДНК может регулировать гена, даже, будучи некомплементарной ему.
Открытое Никитиным явление помогло ему экспериментально подтвердить ещё один факт, не укладывающийся в рамки современной биологии. В зависимости от наличия в среде или организме других олигонуклеотидов, любая неструктурированная ДНК может неспецефично регулировать экспрессию заданного гена безотносительно их взаимной комплетарности.
Открытие фундаментального феномена коммутации цепочек ДНК имеет важное практическое значение, так как это может улучшить специфичность и безопасность генной терапии, снизить число побочных эффектов в процессе лечения. Но потребуется создание программного обеспечения нового поколения, предсказывающего слабоаффиное взаимодействие нуклеиновых кислот и анализирующее их вовлечение в естественные процесы, с учётом механизма молекулярной коммутации.
Открытый фундаментальный феномен Никитина может стать ключом к познанию тайн генетики, старения, мгновенной памяти и даже возникновения жизни на Земле и её эволюции.
