Официальный сайт журнала "Экология и Жизнь"

Всё об экологии ищите здесь:

   
Сервисы:
Каналы:
Каналы:
Блоги:
Дайджесты,
Доклады:

ЭКО-ВИДЕО



Реклама


Translate this page
into English

Translate.Ru PROMT©


Система Orphus


Главная О НАС / ABOUT US Статьи Эволюционные технологии для биоцивилизации - Нобелевская по химии 2018

Эволюционные технологии для биоцивилизации - Нобелевская по химии 2018

Эволюционные технологии для биоцивилизации - Нобелевская по химии 2018

Дух Дарвина торжествует в открытиях, за которые вручена Нобелевка по химии 2018. Фрэнсис Арнольд (Frances H. Arnold) из Калифорнийского технологического института получила половину премии за метод направленной эволюции ферментов; Джордж Смит (George P. Smith) из Миссурийского университета и Грегори Уинтер (Gregory P. Winter) из Кембриджа вместе разделили другую половину премии за метод фагового дисплея в отборе пептидов и антител.

Великое таинство природы – эволюция, подвергается все более и более тщательному исследованию со стороны ученых занятых биотехнологиями. Если Дарвин обнаружил селекционный процесс, идущий естественным путем и назвал его естественным отбором, то он неоднократно обращал внимание и на его антипод – селекцию, благодаря которой появилось множество пород молочных коров и домашних собак.  Сегодня понимание механизмов работы ДНК позволяет осуществлять все те же селекционные действия в пробирке. Важно запустить механизм отбора – чтобы собрались такие генетические последовательности, которые реализуют тот или иной признак в организме.

Однако далеко не всегда нужна сборка целого организма – для целей химической промышленности иногда достаточно лишь одного соединения, которое этот организм вырабатывает. На этом пути и добились успехов нынешние лауреаты нобелевской премии.

Надо сказать, что, как это часто бывает, среди них нет самого главного первопроходца - первый шаг сделал голландский исследователь Виллем Штеммер (Willem P. C. Stemmer), который умер в 2013 году. Он ввел в искусственную эволюцию ферментов еще один природный процесс – перетасовку фрагментов ДНК между генами. Именно такая перетасовка делает столь эффективным механизм полового размножения, когда разные варианты одного и того же гена, обмениваясь собственными фрагментами, получают друг от друга те или иные мутации что резко повышает изменчивость белков, а значит и вероятность того, что среди них появляются такие, которые объединяют в сразу несколько нужных в данный момент мутационных признаков. Штеммер организовал тоже «смешение» генетического материала, которое достигается в результате полового акта и при отборе ферментов: он смешивал множество кусков ДНК, относящихся к одному и тому же белку, а ферменты постоянно соединяли их друг с другом. Затем получившиеся «оплодотворенные» гены подсаживали в бактерии и потом сравнивали варианты готовых белков.

Фрэнсис Арнольд с начала 80-х годов занимающаяся ферментами, решила использовать «половой» механизм Штеммера для получения нужных в химическом синетезе ферментов. Сейчас этот механизм получил название «лабораторной эволюции» ферментов, а на счету ее лаборатории уже масса белков, выполняющих самые разные химические реакции, которые не встречаются в природе.

История второй половины премии – за фаговый дисплей – тоже берет начало в первой половине 80-х годов, когда никто не знал, в каком месте генома закодированы белки. Джордж Смит предложил использовать для сборки белков гены бактериальных вирусов, или бактериофагов (или просто фагов), которые, как и любые другие вирусы, проникают в клетку и заставляют ее копировать геном вируса и синтезировать вирусные белки. Идея Смита состояла в том, чтобы в ДНК вируса вставить неизвестную ДНК. В результате в вирусной ДНК нужный белок будет закодирован рядом с белком самого вируса – лучше всего рядом с тем, который образует белковую оболочку вируса (капсид). Когда вирусная частица соберется, в оболочке вируса будет присутствовать нужный белок. Но как «поймать» вирусы, в которые попала ДНК именно с нужным белком? Эта «технология» в природе реализована с помощью антител – они реагируют именно на белок и его ДНК, остается только прочитать геном вируса и зная, какую добавку мы в него вставили окажется возможным вычислить нужный ген. Так появился метод фагового дисплея. Но у него есть и масса других приложений, кроме поиска соответствий между белками и генами.

Именно Грегори Уинтер — третий лауреат, приспособил этот метод для отбора антител. Механизмы иммунитета работают путем создания огромного разнообразия антител-иммуноглобулинов – работа механизма основана на том, что всегда найдется антитело, которое сможет связать неизвестной бактериальную или вирусную молекулу. Медики и биотехнологи давно «точили зубы» на иммуноглобулины способные крепко связывать значимые молекулы и не обращать внимания ни на какие другие. Уинтер ввел в геном вируса кусок ДНК, кодирующей человеческий иммуноглобулин – причем ту его часть, которая кодирует распознавание другой молекулы (программный комплекс свой--чужой). Это преобразованная идея фагового дисплея – ввести в вирус нужный белок, но теперь на поверхности вируса был фрагмент антитела. Для повышения эффективности Уинтер и его коллеги задействовали эволюционный процесс — встраивали в вирусную ДНК множество разных вариантов ДНК антител, так как у всех была разная эффективность. Запускали отбор по принципу – какие ДНК кодируют наиболее эффективные антитела и отбирали тех мутантов, которые оказались наиболее эффективными.

Отбор антител с помощью фагового дисплея быстро нашел применение в фармацевтической промышленности.  Уинтер с коллегами создали в 90-е годы антитела, которые успешно подавляли аутоиммунные процессы типа псориаза и ревматоидного артрита, а затем и дошло дело и до распознавания белков раковых клеток. По сравнению с ферментами, которые получают путем отбора в пробирке, технология «фагового дисплея» оказалась намного эффективнее.  Результативность – главный признако отбора в эволюции технологий – и вот вручена Нобелевская именно за результативность этого метода.

«Направленная эволюция химических молекул» — формулировка награждения лауреатов Нобелевской премии 2018 года. За этими строчками — основы новой технологии, которая вскоре сможет кардинально настолько изменить принципы химического синтеза, что давняя мечта о смене тренда цивилизации машин и механизмов на природоподобный путь биологического синтеза, может стать реальностью. Когда в качестве альтернативы цивилизации машинной рассматривается биоцивилизация, использующую естественные биологические процессы для создания всего необходимого для человеческого общества, то можно сказать – это Нобелевская вручена именно за первые технологические успехи, сделанные на этом пути.

Александр Самсонов

нобелевская премия 2018эволюция 

04.10.2018, 1905 просмотров.


Нравится

SKOLKOVO
31.03.2020 17:05:18

Изменили список товаров первой необходимости для россиян

Первый список был утвержден 28 марта, но позднее было решено внести некоторые поправки.

товары, список, перечень

30.03.2020 10:20:29

Глобальная пандемия такого масштаба была неизбежна/ Анализ происходящего в США и будущего

В последние годы сотни экспертов в области здравоохранения написали книги, официальные документы и инструкции, предупреждающие об этой возможности, а Билл Гейтс говорил всем, кто хотел это слушать, включая 18 миллионов зрителей TED Talk. В статье разобраны главные задачи сегодняшнего дня и проанализированы варианты развития событий и контуры жизни после эпидемии. Фантастическое ожидание будущего: В 2030 году SARS-CoV-3 появился из ниоткуда и был взят под контроль в течение месяца.

Эд Йонг Анализ происходящего в США

28.03.2020 21:18:14

Эпидемия нового коронавируса указала на недостатки оптимизации российского здравоохранения

28 марта в Москве прошел он-лайн форум «Следующие 20 лет», организованный Фондом «Росконгресс» при поддержке телеканала «Доктор». В форуме принял участие главный экономист корпорации развития «ВЭБ-РФ» Андрей Клепач.

показатели, здравоохранение, пандемия

28.03.2020 21:05:58

Тест на коронавирус проводится по личному желанию или по назначению врача?

Тест на коронавирус нельзя сдать по желанию, материал на исследование берется персоналом специальных выездных бригад или в особых отделениях территориальных поликлиник и больниц. Само исследование выполняется в лабораториях, имеющих особое разрешение Роспотребнадзора на выполнение диагностических тестов на коронавирус COVID-2019.

заболевание, тест, вирус

28.03.2020 19:39:29

Исследователи из Альберты надеются, что противовирусный препарат, разработанный для лечения смертельного вируса Эбола, окажется эффективным в борьбе с коронавирусом

На прошлой неделе Gilead Sciences объявила о проведении двух клинических исследований для оценки безопасности и эффективности ремдесивира у примерно 1000 взрослых с диагнозом COVID-19. Компания заявила, что рандомизированные исследования начнутся в этом месяце в странах Азии и других странах, где COVID-19 был диагностирован в больших количествах.

короновирус, Эбола, Ремдесивир

20.03.2020 12:38:00

Что делать с подозрением на короновирус

Если человек был за границей или контактировал с зараженными

вирус, медики, день

20.03.2020 08:41:00

Бизнес-класс не помогает

Главу газовой компании Якутии госпитализировали из-за подозрения на вирус

Коронавирус, Якутск, контроль

RSS
Архив "#ПроЗдоровье"
Подписка на RSS
Реклама: