andreev@softjoys.com 0,0

За последние несколько лет систему CRISPR/Cas9, казалось, попробовали применить во всех направлениях генной инженерии. С помощью этого мощнейшего инструмента редактировали геномы хозяйственно важных животных и растений, вредителей, переносчиков инфекций, модифицировали метаболические пути промышленно важных микроорганизмов. Разумеется, самые активные разработки ведутся в области применения CRISPR/Cas9 в медицине. Однако этот инструмент имеет не только прикладное значение, но и может пригодиться ученым, занимающимся фундаментальной наукой. В начале августа 2018 года Science опубликовал статью, авторы которой использовали CRISPR/Cas9 для отслеживания судьбы отдельных клеток в ходе развития организма мыши. О деталях этой замечательной работы мы сегодня и поговорим.

Как известно, система CRISPR/Cas служит мощнейшим средством защиты бактерий от мобильных генетических элементов (плазмид, транспозонов и, конечно, бактериофагов). За прошедшие несколько лет системы CRISPR/Cas обнаружены у большинства бактерий и архей. Однако накапливается все больше данных, свидетельствующих о том, что роль CRISPR/Cas не ограничивается адаптивным иммунитетом. Показано, что эти системы регулируют экспрессию многих бактериальных генов, влияя на вирулентность патогенных бактерий и групповое поведение, а также участвуют в репарации ДНК и ускоряют эволюцию геномов. Наш обзор посвящен неиммунным функциям систем CRISPR/Cas и их молекулярным механизмам.

Одна из важных целей омикс-технологий (в том числе транскриптомики, протеомики, метаболомики) в медицине — это поиск биомаркеров для диагностики распространенных неинфекционных заболеваний, в основном злокачественных опухолей. Часто говорят о ранней диагностике, то есть о тех случаях, когда болезнь выявляют впервые и на ранней стадии. Но всегда ли имеет смысл использовать молекулярные технологии для поиска ранних маркеров? Я хочу поговорить о том, какие параметры характеризуют молекулярные биомаркеры и их сочетания, для каких случаев их следует разрабатывать, а также рассказать о десятилетии развития постгеномных технологий в медицине и о собственном опыте в протеомике рака. Этот материал адресован в основном биологам и физикам, которые занимаются омикс-технологиями, но не всегда вдаются в медицинские подробности. Он поможет им избежать бесполезной работы с точки зрения постановки клинической задачи.

Гонка вооружений между бактериями и фагами, вероятно, не закончится никогда. Ни одна из сторон не выйдет из этой войны окончательным победителем. Все, на что могут рассчитывать противоборствующие лагеря — динамическое равновесие.

Вирофаги — это небольшая группа вирусов, которые могут размножаться в эукариотических клетках только вместе с другим вирусом-хозяином, используя его «фабрику» для производства собственных частиц. Известные на данный момент вирофаги паразитируют на гигантских вирусах, в частности мимивирусах, которые, в свою очередь, инфицируют клетки амёб. Используя ферменты вирусов-хозяев для образования своих частиц, вирофаги сильно портят им жизнь, мешая формированию вирионов и протеканию инфекционного цикла. Недавно было показано, что мимивирусы не так уж и беззащитны перед вирофагами: у них есть особая молекулярная машина, получившая название MIMIVIRE. Первоначально было заявлено, что по механизму работы MIMIVIRE очень напоминает систему CRISPR/Cas прокариот, направленную на защиту от вирусов и плазмид. Впрочем, история с MIMIVIRE куда более темная, чем кажется на первый взгляд...

В предпраздничной суете «Биомолекула» не может просто так взять и не подвести научные итоги уходящего года. В 2017-м завершил свою миссию легендарный зонд «Кассини», бушевали страсти вокруг глобального потепления и политических решений президента США, вздымались гравитационные волны... а также волна обвинений в домогательствах, которой, увы, не удалось избежать и ряду крупных университетов. Однако, разумеется, нас прежде всего интересуют биология и медицина — чем они впечатлили мир в этом году? С целью выделить самое важное, обратимся к экспертам крупнейших научных изданий — Nаture и Science, — а ради полноты картины учтем мнение мировой читательской публики, запечатленное в рейтинге «Альтметрики».

Системы CRISPR/Cas, обеспечивающие адаптивный иммунитет к вирусам и мобильным генетическим элементам у прокариот, обнаружены примерно у 50% бактерий и 90% архей. Однако некоторые бактериофаги могут нарушать работу системы CRISPR/Cas при помощи особых белков, получивших в совокупности название «анти-CRISPR» (англ. anti-CRISPR). На данный момент описано 22 семейства белков анти-CRISPR, которые действуют против систем CRISPR/Cas I и II типов. Предполагается, однако, что способность избегать действия систем CRISPR/Cas широко распространена среди фагов и других мобильных генетических элементов, так как, согласно новейшим данным, системы CRISPR/Cas минимально препятствуют горизонтальному переносу генов. Данная статья посвящена истории открытия, механизмам действия, а также эволюционному и биотехнологическому значениям известных на сегодняшний момент анти-CRISPR-белков.