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: 2554
Search All Amazon* UK* DE* FR* JP* CA* CN* IT* ES* IN* BR* MX
Search All Ebay* AU* AT* BE* CA* FR* DE* IN* IE* IT* MY* NL* PL* SG* ES* CH* UK*
Смешной хлопок носки дизайн многоцветные модные мужские женские носки Рождество

74,12 руб.
End Date: 31.10 10:27
Buy It Now for only: US 74,12 руб.
Buy it now |
Женские девочки Волшебные волосы булочка оснастки стиль пончик бывший французский Твист полоса производитель

64,69 руб.
End Date: 14.11 07:03
Buy It Now for only: US 64,69 руб.
Buy it now |
1000 шт. Tpu лента для волос аксессуары для женский детей резиновые резиночки резинки для волос

46,62 руб.
End Date: 29.10 11:46
Buy It Now for only: US 46,62 руб.
Buy it now |
Женские сексуальные кружевные трусы открытый с прорезью трусики шортики стринги стринги нижнее белье

85,46 руб.
End Date: 15.11 16:26
Buy It Now for only: US 85,46 руб.
Buy it now |
Мягкий войлок ткань метр толщиной 1.4 мм не тканые сделай сам ремесло материал разных цветов

85,46 руб.
End Date: 11.11 14:16
Buy It Now for only: US 85,46 руб.
Buy it now |
Сексуальный женский кружевной бюстгальтер и стринги комплект бюстгальтер белье крест бандаж полое эротическое

126,80 руб.
End Date: 24.10 12:18
Buy It Now for only: US 126,80 руб.
Buy it now |
3PCS женский кружевной сексуальный G-стринги, стринги Танга трусы трусики шортики нижнее белье

50,01 руб.
End Date: 03.11 04:00
Buy It Now for only: US 50,01 руб.
Buy it now |
Мужская спортивная обувь повседневная дышащая на открытом воздухе кроссовки спортивные беговые оптом

1 197,27 руб.
End Date: 20.10 07:03
Buy It Now for only: US 1 197,27 руб.
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
 
Поль де Крюи Охотники за микробами
Охотники за микробами
Книга Поля де Крюи "Охотники за микробами" переносит в мир удивительных научных открытий. Автор увлекательно рассказывает о том, как человечество познавало таинственный мир, населенный мельчайшими живыми существами, чтобы научиться их побеждать и бороться с болезнями. Первые микробиологи совершали настоящие подвиги, учась распознавать в микромире носителей смертельной опасности и тех, кто способен принести пользу....

Цена:
343 руб

В. Г. Елисеев, Ю. И. Афанасьев, Е. Ф. Котовский, А. Н. Яцковский Атлас микроскопического и ультрамикроскопического строения клеток, тканей и органов
Атлас микроскопического и ультрамикроскопического строения клеток, тканей и органов
Данное учебно-методическое пособие адресовано студентам медицинских вузов, изучающим гистологию. Оно предназначено для использования на лабораторных занятиях при работе с микропрепаратами, а также для самостоятельной подготовки к занятиям, зачетам и экзаменам. Атлас может быть также полезен студентам и при изучении таких морфологических дисциплин, как нормальная и патологическая анатомия....

Цена:
2180 руб

С. И. Козлова, Н. С. Демикова Наследственные синдромы и медико-генетическое консультирование
Наследственные синдромы и медико-генетическое консультирование
В книге содержится описание около 500 наиболее распространенных наследственных синдромов, проиллюстрированных фотографиями больных. Приводятся минимальные диагностические признаки, клиническая характеристика, тип наследования, дифференциальная диагностика, сведения по молекулярной генетике синдромов. Описана методика медико-генетического консультирования и современные представления об эффективности этого вида помощи семьям с наследственной патологией.
Третье издание книги существенно переработано и дополнено.
Книга предназначена для генетиков, педиатров, акушеров, невропатологов и врачей других специальностей....

Цена:
863 руб

Р. Дитерт Человеческий суперорганизм. Как микробиом изменил наши представления о здоровом образе жизни
Человеческий суперорганизм. Как микробиом изменил наши представления о здоровом образе жизни
Каждый из нас представляет собой суперорганизм, состоящий из тысяч разновидностей бактерий, а результаты последних научных исследований подтверждают: объявленная в ХХ веке война со всеми микробами без разбора — это война с самими собой. Родни Дитерт, авторитетный американский микробиолог, более 35 лет изучавший воздействие различных внешних факторов на иммунную систему, наглядно демонстрирует, как посредством небольших изменений в рационе и поведении можно приручить свой микробиом и заставить наших биологических партнеров служить нам верой и правдой долгие годы....

Цена:
424 руб

Майк Дэвис Птичий грипп. Глобальная угроза новой пандемии The Monster at Our Door: The Global Threat of Avian Flu
Птичий грипп. Глобальная угроза новой пандемии
В 1918 году пандемия гриппа унесла более 40 миллионов жизней всего за 3 месяца. Сегодня человечеству угрожает новая глобальная катастрофа: вирус, известный как H5N1, распространившийся среди домашних и диких птиц Восточной Азии, убивает двоих человек из трех, заразившихся им. Всемирная Организация Здравоохранения предупреждает, что в результате мутации вируса может возникает новый штамм, передающийся от человека к человеку – и тогда глобальная пандемия может накрыть несколько миллиардов человек за два года, а СПИД покажется нам мелкой неприятностью.В своей книге Майк Дэвис реконструирует научную и политическую историю нового «вирусного апокалипсиса», ответственность за который несут воротилы агробизнеса и индустрии быстрого питания, коррумпированные правительства, создавшие экологические условия для возникновения и распространения новой «чумы XXI века». Представляя себе «конец света» как падение астероида, биотерроризм или ядерную войну, мы просмотрели новую угрозу прямо у себя под носом: смертельно опасный вирус создали мы сами, проводя непродуманные научные эксперименты, нарушая хрупкий экологический баланс на планете и пытаясь «исправить» законы Природы....

Цена:
170 руб

Под редакцией А. С. Лабинской, Л. П. Блинковой, А. С. Ещиной Частная медицинская микробиология с техникой микробиологических исследований
Частная медицинская микробиология с техникой микробиологических исследований
В книге освещены вопросы частной микробиологии, современная классификация микроорганизмов, способы их выделения, культивирования, диагностики. Описаны морфологические, тинкториальные, культуральные, антигенные и патогенные свойства микробов, а также патогенез, методы профилактики и лечения вызываемых ими инфекций. Приведены новые данные о бактериях различных таксономических групп, возбудителях антропонозов и зоонозов. Включены материалы о недостаточно изученных микроорганизмах: бартонеллах, эрлихиях, брахиспирах.

Для слушателей системы последипломного образования....

Цена:
1249 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:
127 руб

Беседы по биологии пола
Беседы по биологии пола
Читатели, не обладающие специальной биологической подготовкой, вниманию которых эта книга предназначена в первую очередь, найдут в ней ответы на следующие основные вопросы: почему каждый на нас родился представителем именно данного, а не другого, противоположного пола; почему на каждую тысячу девочек рождается столько же мальчиков у человека, на каждую тысячу самок рождается столько же самцов у животных подавляющего большинства видов, размножающихся половым путем; отчего некоторые близнецы бывают настолько похожи друг на друга, что даже мать не в состоянии их различать без специальных опознавательных предметов; можно ли искусственно регулировать пол потомства по желанию, достигнуты ли в этом направлении какие-либо успехи в опытах на животных и какие последствия вытекали бы из попыток применения этого метода к человеку....

Цена:
97 руб

Феодосий Добжанский Генетика и происхождение видов Genetics and the Origin of Species
Генетика и происхождение видов
Изданная в США в 1937 г. книга Феодосия Григорьевича Добжанского "Генетика и происхождение видов", по общему признанию, впервые осуществила синтез генетики и эволюционного учения. Книга трижды была переиздана в США (1937, 1941, 1951 гг.), но никогда не издавалась в России. Ф.Г.Добжанский сложился как биолог-эволюционист в России, в первую очередь в Ленинградском университете, где он работал на кафедре генетики под руководством профессора Ю.А.Филипченко. В своей книге он широко использовал достижения российской науки первой трети XX века. Этот классический труд Ф.Г.Добжанского на русском языке наглядно представляет достижения отечественных ученых на фоне мировой науки того времени и показывает, как были заложены основы того направления, которое получило название синтетическая теория эволюции....

Цена:
819 руб

Биохимическая индивидуальность. Основы генетотрофной концепции
Биохимическая индивидуальность. Основы генетотрофной концепции
Москва, 1960 год. Государственное издательство иностранной литературы.
Издательский переплет. Сохранность хорошая.
Книга президента американского химического общества известного биохимика Роджера Уильямса посвящена одному из наиболее актуальных вопросов не только современной биохимии, но и биологии в целом, а именно пределам биохимической изменчивости организма человека и роли этой изменчивости в процессах жизнедеятельности, а также в возникновении различных заболеваний. Большое значение имеет проводимая автором критика широко распространенного в США и некоторых других странах мнения о том, будто бы с наследственными заболеваниями бороться невозможно. Большой интерес, в особенности для фармакологов и врачей, представляют собранные в книге данные об индивидуальной чувствительности людей и животных к различного рода ядам и фармакологическим препаратам, о различном влиянии температуры и изменений в атмосферном давлении на процессы обмена, об извращениях во вкусовой чувствительности и т.д.
Книга предназначена для широких кругов биологов и врачей....

Цена:
494 руб

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