Медицинская генетика, методы генетики
Синтетическая биология
СИНТЕТИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ

 

Из статьи журнала "В МИРЕ НАУКИ", август 2004 № 8

Молекулярная биология - это редукционистская наука, которая изучает живые системы, "раскладывая их на части".

Биологи-синтетики используют противоположный подход: создают живые системы из взаимозаменяемых деталей - сегментов ДНК. Эти конструкции работают в клетках, которые снабжают их энергией, обеспечивают мобильность и воспроизводство.

Уже созданы микроорганизмы, обладающие совершенно необычными свойствами. Одни из них синтезируют сложные химические ингредиенты для лекарственных препаратов, другие - аминокислоты, отличные от природных, третьи поглощают тяжелые металлы из сточных вод, четвертые по команде выполняют простейшие действия.

"Допустим, я хочу создать растение, изменяющее свой цвет в присутствии тринитротолуола, - рассуждает Дрю Энди (Drew Endy), биолог из Массачусетского технологического института (МТИ). - Я могу попытаться "подправить" генетический аппарат растения, и если мне повезет, через год-два создать в нем нужное устройство. Однако этот опыт никак не поможет мне получить клетку, которая отыскивала бы на стенках кровеносных сосудов бляшки и уничтожала их".

Энди - один из немногих ученых, кто строит фундамент нового направления в генной инженерии - синтетической биологии. Вместе с единомышленниками, которых становится все больше, он проектирует и создает искусственные живые системы, которые обладают заранее заданными свойствами, используют заменяемые генетические детали, а в некоторых случаях - расширенный генетический код, что позволяет им делать вещи, немыслимые для обычных организмов.

Новое направление ставит перед собой три основные задачи. Во-первых, это изучение организмов через их создание, а не через разложение на части. Во-вторых, развитие самой генной инженерии, с тем чтобы она соответствовала своему названию и стала дисциплиной, способной последовательно развиваться и создавать все более сложные биологические системы. В-третьих, расширение границ живого и неживого миров, чтобы в результате их пересечения появились программируемые живые существа. Микробы, способные отыскивать и разлагать тринитротолуол или производить артемизинин, уже не кажутся чем-то нереальным. Конечно, пока это только примитивные предшественники будущих сложных биологических механизмов, но то, что таковые будут созданы, не вызывает сомнения.

Мигающие огни

Началом синтетической биологии стала работа пятнадцатилетней давности Стивена Беннера (Steven Benner) и Питера Шульца (Peter Schultz). В 1989 г. Беннер из ETH (Eidgenssische Technische Hochschule) в Цюрихе создал ДНК, содержащую кроме четырех известных букв генетического алфавита еще две. С тех пор были получены несколько вариантов подобных ДНК, но пока никому не удалось добиться функционирования их генов, т.е. транскрипции и трансляции (синтеза белков). Впрочем, недавно Шульц из Океанографического института Скриппса вырастил клетки (содержащие нормальную ДНК), которые синтезировали аминокислоты, отличные от природных, и соединяли их друг с другом с образованием необычных белков.

Беннер и другие представители старой школы биологов-синтетиков расценивают искусственную генетику как один из инструментов для решения ключевого вопроса биологии - происхождения жизни и возможности ее существования во Вселенной. А шум, поднявшийся в последнее время вокруг синтетической биологии, связан с последствиями ее биотехнологических применений - конструированием и созданием биологических внутри-клеточных устройств.

В 2000 г. появились сразу две научные публикации, рассказывающие о создании механизмов, полученных путем встраивания специфических нуклеотидных последовательностей в однотипные клетки Escherichia coli (обычного представителя кишечной флоры человека), но выполняли совершенно разные функции. Устройство Майкла Эловица (Michael Elowitz) и Станислауса Лейблера (Stanislaus Leibler) из Принстонского университета, состоявшее из трех взаимодействующих генов, заставляло ритмично мигать несущую его клетку E. coli - она становилась похожа на крошечную лампочку елочной гирлянды. Другие исследователи - Джеймс Коллинз (James J. Collins), Чарлз Кантор (Charles R. Cantor) и Тимоти Гарднер (Timothy S. Gardner) из Бостонского университета - сконструировали генетический тумблер, переключение которого из одной позиции в другую обеспечивала цепь отрицательной обратной связи из двух взаимодействующих генов. Каждая бактериальная клетка, снабженная таким устройством, приобретала зачатки цифровой памяти.

Проведенные эксперименты одновременно и воодушевляли, и отрезвляли ученых. На то, чтобы создать генетический тумблер, понадобился год, а на конструирование мигающей бактериальной клетки - два. Однако никто не знает, как объединить эти два механизма, чтобы получить мигающую бактерию, которая бы включалась и выключалась по команде. "Я мечтаю, чтобы конструирование предсказуемых биологических систем из блоков стало обычным делом, - говорит Энди. - Предположим, я хочу создать организм, умеющий считать до 3000. Я подхожу к полке с набором готовых генетических деталей, выбираю необходимые, соединяю их в определенном порядке - и готово!" Четыре года назад о существовании подобного рода элементов можно было только мечтать, а сегодня у Энди их целый набор.

Биологический конструктор

"Вот они - те самые генетические детали, - указывает Энди на флаконы с прозрачной, похожей на сироп жидкостью. - В каждом - копии одного из сегментов ДНК, которые или сами выполняют какую-либо функцию, или могут использоваться клеткой для синтеза белка. Очень важно, чтобы каждая деталь была тщательно подогнана таким образом, чтобы взаимодействовать с другими на двух уровнях". Первый уровень - чисто механический. BioBricks (так Энди назвал свои детали) можно создавать и хранить по отдельности до поры до времени, а потом соединять друг с другом и получать крупные сегменты ДНК. Второй уровень - функциональный, каждый элемент способен посылать и принимать биохимические сигналы от своих партнеров. Все это позволяет изменять поведение конструкции, просто заменяя те или иные детали.

Взаимозаменяемые компоненты устройств - далеко не новость, они широко применяются при обычном конструировании. Однако специалисты в области генной инженерии только сейчас стали широко использовать этот прием. Одно из его преимуществ состоит в следующем: точно так же, как инженер-электрик, включая в цепь какой-нибудь конденсатор, не задумывается о том, что там у него внутри, биотехнолог, используя генетический тумблер, может ничего не знать о биохимической структуре промоторов, репрессоров, активаторов, индукторов и других генетических элементов, обеспечивающих работу переключателя. В одном из флаконов в штативе Энди находится BioBrick-инвертор (другое его название - NOT-оператор). Когда сигнал на его входе сильный, сигнал на выходе слабый, и наоборот. BioBrick в другом флаконе выполняет функцию булева оператора AND, посылающего сигнал только в том случае, когда на оба его входа поступают сильные сигналы. Поскольку оба элемента оперируют совместимыми сигналами, при их объединении получается оператор NAND (NOTAND). Имея эти операторы в достаточном количестве, можно проводить вычисления в двоичной системе.

У стандартных взаимозаменяемых деталей есть еще одно достоинство: из них можно сконструировать функциональную генетическую систему, до конца не представляя, как это сделать. В начале прошлого года 16 студентов разработали четыре генетические программы, обеспечивающие синхронное мигание клеток E. coli - подобный эффект наблюдается иногда у светлячков. Юные исследователи не знали, как синтезировать нужные ДНК-последовательности, но это и не входило в их планы. 58 деталей, необходимых для сборки, были изготовлены на заказ в компании по синтезу ДНК и пополнили реестр стандартных биологических элементов, созданный в Массачусетском технологическом институте. В его базе данных сегодня - более 140 подобных элементов, и их число увеличивается с каждым месяцем.


просмотров: 2205
Search Results from Ebay.US* DE* FR* UK
Киноварь красная, синтетическая – неорганический пигмент, сорт CINABRO

$69.01
End Date: Dec-14 06:42
Buy It Now for only: US $69.01
Buy it now |
Super Nail Синтетическая кисть для моделирования гелевых ногтей 60060 1 шт. ...

$11.47
End Date: Dec-29 01:18
Buy It Now for only: US $11.47
Buy it now |
Насадка сменная Кентуки синтетическая Libman 00968

$14.80
End Date: Jan-07 00:58
Buy It Now for only: US $14.80
Buy it now |
Насадка сменная доводочная Кентуки синтетическая Libman 00969

$14.53
End Date: Jan-07 00:58
Buy It Now for only: US $14.53
Buy it now |
Ibd Brushes Прямоугольная синтетическая кисть для геля 25001 1 шт. - Ай Би Ди

$25.49
End Date: Dec-29 01:18
Buy It Now for only: US $25.49
Buy it now |
Мода Женщины Синтетическая кожа горный хрусталь слинг цепи кварц наручные часы

$3.22
End Date: Dec-26 01:25
Buy It Now for only: US $3.22
Buy it now |
Liu Jo женская синтетическая куртка

$178.80
End Date: Dec-26 11:11
Buy It Now for only: US $178.80
Buy it now |
Мужчины Многоцелевой Синтетическая кожа Двойные кошелек кошелек на молнии карты

$11.13
End Date: Jan-03 00:25
Buy It Now for only: US $11.13
Buy it now |
Search Results from AllSoft: новости

Сан-Франциско ждет! Вы — Маркус, блестящий хакер, объединяетесь с DedSec, чтобы противостоять ctOS 2.0, системе глобального контроля. Сокрушите ее, это будет взлом века!
Первым покупателям — скидка 250 рублей! Успей купить первым! 


подробнее»
181528

PrintStore Pro — программа для учета расходных материалов и оборудования. Просчитывает запас каждого картриджа в каждом принтере и помогает сформировать заказ на следующий период. Поддерживает учет перезаправок. Учитывает при всех операциях совместимость принтеров и картриджей. Хранит историю всех действий с картриджами и принтерами, позволяет создавать множество отчетов.


подробнее»
123795

Fax Voip T38 Fax & Voice — факс и автоответчик для вашей SIP/H.323/ISDN сети. Виртуальные голосовые факс модемы. Поддержка T.38, Fax поверх G.711 и CAPI факс. Одновременные SIP регистрации, маршрутизация вызовов, цветные факсы. Совместимость со стандартными факс программами. Fax Voip принтер, Консоль Fax Voip для управления факсами. Сохранение входящих факсов в TIFF/PDF/SFF файлы. Маршрутизация входящих факсов: E-mail, Сохранить в папке, Печать. Факс по запросу. Отправка факса через e-mail (Почта-на-факс) и получение факсов на e-mail (Факс-на-почту).


подробнее»
139103

Fax Voip T38 Fax & Voice — факс и автоответчик для вашей SIP/H.323/ISDN сети. Виртуальные голосовые факс модемы. Поддержка T.38, Fax поверх G.711 и CAPI факс. Одновременные SIP регистрации, маршрутизация вызовов, цветные факсы. Совместимость со стандартными факс программами. Fax Voip принтер, Консоль Fax Voip для управления факсами. Сохранение входящих факсов в TIFF/PDF/SFF файлы. Маршрутизация входящих факсов: E-mail, Сохранить в папке, Печать. Факс по запросу. Отправка факса через e-mail (Почта-на-факс) и получение факсов на e-mail (Факс-на-почту).


подробнее»
141754

Retouch Pilot — программа для удаления изъянов с фотографий, таких как царапины, мелкие пятна и другие мелкие дефекты, существующие на фото или полученные при сканировании. Вы можете удалять целые объекты, попавшие случайно в кадр, а также инструментом пластика изменять форму и пропорции. Программа позволяет ретушировать изъяны кожи - пятнышки, морщинки и др..


подробнее»
26516

R-Studio — эффективное программное обеспечение, позволяющее восстанавливать данные с жестких дисков, CD, DVD, дискет, USB дисков, ZIP дисков и устройств флеш-памяти.


подробнее»
88115

Сборка электронных каталогов автозапчастей включает в себя грузовые автомобили Европы и Китая. В сборку включена программа Tecdoc, позволяющая подобрать не оригинальные запчасти.


подробнее»
183206

Sound Pilot озвучивает клавиатуру. Каждое прикосновение к клавиатуре рождает звук, который разнообразит процесс набора текста, развлекает и снижает утомляемость.


подробнее»
78205
Search Results from «Озон» Медицинская литература
 
Эд Йонг Как микробы управляют нами. Тайные властители жизни на Земле
Как микробы управляют нами. Тайные властители жизни на Земле
Каждое животное, будь то человек, кальмар или оса, является домом для миллионов бактерий и других микробов. Эд Йонг, чей юмор столь же очевиден, как и его эрудиция, побуждает нас посмотреть на себя и наших живых спутников внутри в новом свете - не как на индивидуумов, а как на большой взаимосвязанный и взаимозависимый мир, которым мы, безусловно, являемся. 
Микробы в наших телах дополняют нашу иммунную систему, помогая ей защищать нас от болезней. В глубоких океанах таинственные существа без ртов или кишок зависят от бактерий, дающих им энергию. Микроорганизмы обеспечивают кальмара плащом невидимости, помогают жукам разрушать леса и снабжают зверей их характерными запахами. 
Многие люди полагают, что микробы должны быть искоренены. Но те, которые живут с нами, - наш микробиом - строят наши тела, оберегают наше здоровье, формируют нашу самобытность и наделяют нас невероятными способностями. В этой удивительной книге Эд Йонг приглашает нас на грандиозный тур по нашей внутренней вселенной, который изменит наш взгляд на природу и на нас самих. Познание себя завораживает....

Цена:
424 руб

Ридли Мэтт Геном. Автобиография вида в 23 главах
Геном. Автобиография вида в 23 главах
Прошло более десяти лет со дня первого выхода "Генома", а книга Мэтта Ридли по-прежнему актуальна. Просто и доступно автор представил историю генетики от первых догадок до ошеломляющего прорыва, начавшегося с открытия структуры ДНК Уотсоном и Криком. Одни гипотезы. о которых пишет Ридли, уже подтвердились экспериментально, другие оказались ложными. Тем не менее "Геном" по-прежнему занимает верхние позиции в рейтингах продаж по всему миру. В ней есть то, что никогда не устареет: дух научных открытий, история генетики, представленная со всем драматизмом споров, дискуссий, озарений одних ученых и черной завистью других....

Цена:
395 руб

Джереми Тейлор Здоровье по Дарвину. Почему мы болеем и как это связано с эволюцией
Здоровье по Дарвину. Почему мы болеем и как это связано с эволюцией
Цитата
Эволюция слепа и неразумна. Она не разрабатывает предварительных проектов и не способна заглядывать в будущее. Эволюция не пытается решить проблему успешного выживания представителей данного вида путем фундаментального усовершенствования проекта, а ищет самое простое и легкое решение.

О чем книга 
Автор книги, Джереми Тейлор, в прошлом - главный продюсер BBC,  рассказывает, как чистота в доме может вызывать смертельно опасные болезни; почему рак невозможно вылечить; как хождение на двух ногах связано с болезнями позвоночника и внутренних органов и почему сегодня, несмотря на все достижения медицины, заболеваемость растет, а не снижается.
Вы также узнаете, что такое эволюционная медицина и как с ее помощью можно по-новому лечить слепоту, болезни сердца и репродуктивной системы, аутоиммунные заболевания и болезнь Альцгеймера. 

Почему книга достойна прочтения:
• Автор рассказывает о причинах самых распространенных болезней (спойлер: все дело в эволюции, которой нет дела до вашего здоровья и благополучия, ее волнует только бессмертие генов).
• Автор предлагает посмотреть на заболевания с эволюционной точки зрения, что часто  дает совершенно неожиданное понимание болезней, которое идет вразрез с устоявшимися представлениями.
• Книга будет интересна всем, кто думает о своем здоровье и планирует жить долго.

Кто автор
Джереми Тейлор работал главным продюсером BBC, снимал научно-популярные фильмы для Discovery Channel и Learning Channel. Автор книги "Не шимпанзе: В поисках гена, который делает нас людьми".

Отзывы о книге:
"Тема эволюции человека, ее порой нелепые компромиссы и генетика раскрываются в интересной подаче автора, будто ты общаешься за чашкой чая со своим старым другом - остроумным, обожающим свое дело, профессором медицины. Прекрасная книга для пытливых умов homo sapiens!"
Ирина Жегулина, врач-генетик Atlas Biomed Group

"Образцовый научпоп. Масса отлично структурированных свежих данных из первых рук. Читается как хороший детектив: главная улика - тело, преступником оказывается совсем не тот, на кого вы думали, и мотивы у него совершенно иные, нежели следует из здравого смысла. Крайне рекомендуется к прочтению всем, кто имеет дело с человеческим организмом." 
Евгения Тимонова, натуралист, автор и ведущая программы "Всё как у зверей"

"Каждый из нас стремится выжить и сохранить здоровье. Это нормально. Но мы настолько на этом сосредоточены, что часто вступаем в конфликт с эволюцией - силой, которая создала нас такими, какие мы есть. Ведь ее (эволюцию) больше волнует репродукция, сохранение и обновление генетического материала, чем жизнь и здоровье каждого из нас. А еще она никак не поспевает за нашими успехами в  улучшении жизни и в результате, многие, казалось бы, хорошие достижения оказываются для нас просто опасными. Авторы книги знакомят вас с законами эволюции и с тем, как они влияют на здоровье, как опасно их игнорировать и как можно использовать в медицине и в повседневной жизни. Так что если вы хотите, чтобы эволюция работала на вас, то книгу эту читать обязательно."
Иван Кириллов, к.м.н., психиатр и психотерапевт, автор книги "Стресс-серфинг: Как перестать бояться стресса и обратить его себе на пользу"...

Цена:
458 руб

Л. Хенч , Д. Джонс Биоматериалы, искусственные органы и инжиниринг тканей Biomaterials, Artificial Organs and Tissue Engineering
Биоматериалы, искусственные органы и инжиниринг тканей
Данная книга рассказывает о разработках, проводимых на стыке многих научных дисциплин, направленных на создание специализированных биоматериалов, устройств, искусственных органов, выращивание человеческих клеток in vitro в качестве конструктов тканей....

Цена:
387 руб

Э. МакКонки Геном человека How the Human Genome Works
Геном человека
В данной книге излагаются новейшие сведения о структуре и функции генов, о том, как мутации приводят к развитию наследственных болезней, и как прогресс в нашем понимании генома человека влияет на практическую медицину.
Книга будет полезна каждому, кто хочет расширить свои познания в области медицинской генетики человека. Это идеальный текст для студентов и преподавателей естественнонаучных, гуманитарных и медицинских вузов и факультетов, медицинских работников и практикующих врачей - всех, кто хочет обладать знаниями о молекулярно-генетических основах своих болезней.

Чтобы сделать книгу доступной наиболее широкому кругу читателей, переводчик дополнил ее многочисленными комментариями, списком литературы и ссылками на ресурсы Интернета....

Цена:
288 руб

Функциональная биохимия синапсов
Функциональная биохимия синапсов
В книге излагаются фундаментальные проблемы функциональной биохимии синапсов: обмен медиаторов (ацетилхолин, биогенные амины, аминокислоты и пептиды), механизм их секреции, обратного захвата нервными окончаниями и постсинаптического действия; мембранная теория возбуждения и роль Na, K-Hacoca: аксональный ток, регуляция обмена белков, нуклеиновых кислот, липидов и биоэнергетики в синапсах при различных функциональных состояниях центральной нервной системы, при ряде форм патологии нервной системы; действие биологически активных веществ (циклические нуклеотиды и простагландины) на синаптические структуры.
Дан критический анализ состояния проблемы, изложены экспериментальные данные, полученные при помощи современных методов исследования, в том числе и на изолированных нервных окончаниях (синаптосомах), синаптических пузырьках и синаптических мембранах.
В монографии рассматривается функционирование синапсов в интегральном виде - биохимическом, нейрофизиологическом и нейропатологическом.

Книга предназначена для нейрохимиков, нейрофизиологов, невропатологов и фармакологов....

Цена:
579 руб

Значение микробиологических исследований
Значение микробиологических исследований
Москва, 1908 год. Типо-литография И. Н. Кушнерев и Ко. Новодельный переплет с наклеенной оригинальной обложкой. Сохранность хорошая. Вниманию читателей предлагается доклад инженера Е. Б. Контковского, сделанный им на VIII Русском водопроводном съезде и посвященный значению микробиологических исследований для оценки очистки сточных вод и произведенных в этом направлении работ на станциях биологической очистки вод в Москве и Пскове. Не подлежит вывозу за пределы Российской Федерации....

Цена:
1540 руб

Мима М. Горн, Урсула И. Хейтц, Памела Л. Сверинген Водно - электролитный и кислотно - основной баланс
Водно - электролитный и кислотно - основной баланс
Руководство содержит основные сведения по патофизиологии заболеваний, методам обследования и интерпретации результатов лабораторных анализов пациентов, имеющих нарушеня водного, электролитного и кислотно - основного баланса. Рассмотрены механизмы обмена жидкости, электролитов, кислот и оснований в норме и методы их коррекции при различных заболеваниях. Для врачей, среднего медицинского персонала, студентов медицинских учебных заведений....

Цена:
191 руб

Что вы знаете о своей наследственности?
Что вы знаете о своей наследственности?
В книге отражены современные представления об основах генетики человека. Читатель узнает, как наследуется пол организма, познакомится с некоторыми наследственными изменениями в генотипе, их причинами в последствиями. В доступной форме рассматриваются генетическая природа таких наследственных заболеваний, как сахарный диабет, сердечно-сосудистые заболевания, а также возможности их диагностики и профилактики. Отдельные разделы посвящены аллергическим отклонениям (пищевая и лекарственная аллергия), питанию, среде обитания человека, вопросам национальности, языка, культуры. Описаны некоторые социальные аспекты современного человека: "эффект одиночки", "старая первородка", "40% интеллекта - до трех лет" и др.
Первой издание книги, вышедшее в 1980 г., отмечено премией Всесоюзного общества генетиков и селекционеров им. Н.И.Вавилова.
Адресуется широкому кругу читателей, интересующихся проблемами биологии и генетики человека....

Цена:
169 руб

Красноперова Юлия Юрьевна Характеристика изменений патогенного потенциала микроорганизмов-симбионтов в протозойно-бактериальных ассоциациях
Характеристика изменений патогенного потенциала микроорганизмов-симбионтов в протозойно-бактериальных ассоциациях

В книге представлены материалы по актуальной проблеме изменения важных характеристик вирулентности участников микросимбиоценоза, что может существенно сказаться на течении заболеваний, осложнённых дисбиозом кишечника. Приведены сведения о биологических свойствах микроорганизмов, участников протозойно-бактериальной ассоциации. Анализируются направления межмикробных взаимодействий до и после совместного культивирования. Раскрываются некоторые молекулярно-генетические механизмы взаимоадаптации микроорганизмов к изменяющимся условиям симбиоценоза. Монография является обобщением новейших материалов литературы и результатов собственных исследований.

Для экологов, биологов и врачей, работающих в области микробиологии, а также для студентов университетов.

...

Цена:
220 руб



2007 Copyright © GenDNA.ru Мобильная Версия v.2015 | PeterLife и компания
Пользовательское соглашение использование материалов сайта разрешено с активной ссылкой на сайт
Яндекс.Метрика Яндекс цитирования