anna27vip@mail.ru 0,0

Главная функция систем CRISPR/Cas у прокариот — защита от вирусов и других мобильных генетических элементов. В ходе работы CRISPR/Cas в геном бактерии или археи вставляются небольшие фрагменты генома вируса или транспозона, которые необходимы для быстрого ответа при повторной атаке такого же вируса или мобильного элемента. У эукариотических организмов за защиту от транспозонов отвечают особые малые РНК — пиРНК, причем многие из них происходят от транскриптов, считываемых с так называемых эндогенных вирусных элементов. Наш обзор посвящен этой любопытной стратегии противовирусной защиты эукариот от мобильных генетических элементов, которая по принципу своей работы удивительно похожа на систему CRISPR/Cas прокариот.

Коронавирусы находятся в списке опасных патогенов с начала XXI в. В 2002 г. коронавирус вызвал эпидемию тяжелого острого респираторного синдрома (англ. severe acute respiratory syndrome, SARS), а в 2013 г. — ближневосточный респираторный синдром (англ. Middle East respiratory syndrome, MERS). В конце 2019 г. в Китае началась новая вспышка коронавирусной инфекции (англ. coronavirus disease, COVID-19), которая застала человечество врасплох. Вирус SARS-CoV-2, отличающийся довольно высокой инфицирующей способностью и смертностью, перекинулся на другие страны, и 11 марта ВОЗ объявила вспышку COVID-19 пандемией. В связи с этим перед учеными встала ключевая задача: в кратчайшие сроки разработать способы лечения и профилактики. На помощь в этом приходят передовые компьютерные технологии — молекулярное моделирование, виртуальный скрининг и искусственный интеллект. В продолжение ставшей уже такой популярной на «Биомолекуле» темы SARS-CoV-2 мы выкладываем (с некоторыми изменениями и дополнениями) исходно опубликованный в «Природе» обзор предварительных результатов разработки лекарственных препаратов против нового коронавируса с акцентом на применение компьютерных технологий.

Недавно научный и околонаучный мир «взорвало» видео со сверхдетальным цветным трехмерным изображением межклеточных контактов в развивающихся нейронах. Такие контакты позволяют нейронам в процессе развития находить друг друга и организовываться в сети, благодаря которым мы испытываем радость, сочиняем стихи... или занимаемся наукой! В журнале Science ученые описали технологию получения таких изображений: как водится, в основу лег синтез. Исследователи соединили две самые передовые методики с помощью компьютерных технологий.

Прошло почти двадцать лет с первых исследований о роли CRISPR/Cas в адаптивном иммунитете бактерий. За это время CRISPR-системы успели стать одним из любимых инструментов биотехнологов и молекулярных биологов, подали надежды на лечение генетических заболеваний и послужили причиной глубоких разногласий об этических проблемах, связанных с редактированием генома человека. В своей книге «Трещина в мироздании. Редактирование генома: невероятная технология» Дженнифер Даудна и Сэмюел Стернберг, вместе работавшие над технологией CRISPR/Cas9, рассказывают о захватывающем пути к открытию и о неожиданных возможностях этого метода.

Тщательное изучение вирусных белков, даже самых многочисленных, подчас преподносит исследователям множество сюрпризов. Российские и американские ученые детально изучили РНК-полимеразу бактериофага φ14:2, входящего в семейство сrAss-подобных фагов — самой многочисленной группы вирусов в желудочно-кишечном тракте человека. Этот фермент упаковывается в вирионы вместе с вирусным геномом и участвует в транскрипции генов фага в начале инфекции. Исследователям удалось получить кристаллическую структуру РНК-полимеразы фага φ14:2, которая, как оказалось, очень похожа на эукариотические РНК-полимеразы, задействованные в РНК-интерференции. Авторы работы высказывают предположение, что эукариотические РНК-полимеразы, участвующие в РНК-интерференции, позаимствованы у фага, который, вероятно, инфицировал бактерию — предка митохондрий.

Проблема стремительного распространения устойчивости к антибиотикам среди патогенных бактерий — одна из самых острых проблем современной медицины, поэтому разработка новых антибиотиков сейчас является очень важной задачей. Недавно на страницах журнала Cell американские исследователи сообщили, что сумели найти новый потенциальный антибиотик широкого спектра в базе данных соединений Drug Repurposing Hub с помощью машинного обучения. Обнаруженное вещество получило название галицин. Авторы работы экспериментально показали, что галицин обладает бактерицидной активностью против бактерий разных филогенетических групп, включая такие патогены человека, как возбудитель туберкулеза Mycobacterium tuberculosis и возбудитель колита Clostridioides difficile. Наша статья посвящена новой стратегии поиска потенциальных антибиотиков с помощью машинного обучения.

Современные молекулярные технологии, особенно геномика, уже играют важную роль в охране биоразнообразия. Нельзя сбрасывать со счетов и синтетическую биологию, благодаря которой однажды мы сможем трансформировать не только отдельные организмы, но и целые популяции и экосистемы, и даже «воскрешать» вымершие виды. В этой статье мы продолжим знакомство с актуальным и перспективным применением молекулярных технологий в спасении вымирающих видов.

Сейчас сложно найти молекулярного биолога, который бы не знал про систему CRISPR/Cas, обеспечивающую адаптивный иммунитет бактерий и архей против вирусов и мобильных генетических элементов. Впрочем, накапливается масса свидетельств и о других функциях CRISPR/Cas. Так, недавно группа исследователей, в числе которых были и специалисты из Центра наук о жизни Сколковского института науки и технологий, показала, что системы CRISPR/Cas могут использовать вирусы гипертермофильных архей в конкурентной борьбе друг с другом. Такие вирусные системы не имеют генов cas, зато содержат локусы CRISPR с несколькими спейсерами, соответствующими фрагментам генома вируса-конкурента. Как же работают вирусные «мини-CRISPR»?