Ученые выяснили, что нити ДНК прекрасно проводят электрический ток

Такая особенность дезоксирибонуклеиновых кислот позволяет использовать их в качестве нанопроводов.

Авторы открытия исходили из факта, что электроны в молекулах ДНК свободно перемещаются вдоль всей цепи, соответственно, сами цепи могут быть своеобразными проводами. Чтобы выяснить насколько эффективным нанопроводом будет цепь ДНК, ученые закрепили на золотом электроде цепи дезоксирибонуклеиновых кислот длиной около 34 нанометров. К свободным концам нитей были присоединены молекулы флуоресцентного красителя, который начинает светиться при изменении окислительно-восстановительного потенциала (в данном случае такое изменение означало, что по нитям ДНК идет ток). Вся система помещалась в фосфатный буфер, и при подаче небольшого напряжения оказалось, что электроны действительно перемещаются вдоль нитей ДНК.

Ученые продемонстрировали, что проводимость таких нитей не меняется при несовершенстве сахаро-фосфатного остова. При этом, она падает втрое, если из цепи вырезать азотистые основания. Еще одним «секретом» высокой электропроводности ДНК оказалась плотная упаковка нитей на электроде – она минимизирует возможность изгибания и повреждений в структуре молекул.

Ученые последние годы особенно активно занимаются поиском и созданием наноустройств на основе ДНК.  Так, в 2009 году был разработан измеритель кислотности клетки, работающий в пределах значений pH от 5,5 до 6,8. Такие изобретения могут широко применяться как в большой науке, так и, к примеру, в медицине.

ДНК является носителем генетической информации в клетках живых существ. Молекулы дезоксирибонуклеиновых кислот представляют собой полимеры, закрученные друг вокруг друга в двойную спираль. Мономеры ДНК — нуклеотиды — состоят из азотистого основания, сахара дезоксирибозы и остатка фосфорной кислоты. Вторая и третья составляющие мономеров неизменны, а азотистые основания представлены четырьмя возможными типами (именно за счет различных оснований ДНК может кодировать информацию об организме).

Рубрика: Статьи и новости о ДНК Читать далее...

Генетики определили происхождение трети африканских черт европейцев

Группа генетиков провела масштабный анализ митохондриальной ДНК европейцев на предмет наличия африканских гаплогрупп и установила, что более 35 процентов африканских черт было приобретено европейцами еще 11 тысяч лет назад.

Для установления африканских корней исследователи изучали митохондриальную ДНК европейцев из разных стран. Это исследование было самым масштабным из тех, что проводились до настоящего времени. Авторы проанализировали представленность в митохондриальной ДНК гаплогруппы L, характерной для африканцев, живущих к югу от Сахары. Оказалось, что только около 65 процентов африканских черт было принесено в Европу вместе с исторически известными волнами миграции – во времена Римской Империи и арабских завоеваний Испании. Остальные 35 процентов попали в Европу около 11 тысяч лет назад.

Биологи не решаются назвать точную причину древнего генетического обмена, но указывают, что он мог быть вызван миграцией европейцев к югу в период оледенения. Возвращаясь в Европу во время потепления, европейцы, по словам исследователей, могли принести африканские черты.

Гаплогруппы – это группы родственно близких людей, несущих сходную ДНК, в данном случае митохондриальную. От поколения к поколению ДНК, в том числе и митохондриальная, накапливает мутации. Обычно мутации не приводят к каким-либо функциональным изменениям, а являются лишь маркерами происхождения. Группы людей несущих сходные генетические черты можно на их основе выделить в гаплогруппы и подгруппы.

Митохондрии – органеллы, содержащиеся в каждой клетке тела человека и имеющие свою собственную ДНК. Из-за того, что митохондрии всех клеток человека являются потомками митохондрий яйцеклетки матери, их ДНК наследуются только по женской линии – от матери к детям.

Популяционные генетики считают родиной женщины – последнего общего предка всех современных людей (митохондриальной Евой) Африку. Здесь произошло первое разделение человечества на гаплогруппы, представители одной из которых отправились в Евразию и стали предками современных европейцев.

Рубрика: Статьи и новости о ДНК Читать далее...

Линейная расшифровка генетической последовательности

Линейная расшифровка генетической последовательности – далеко не все, что нужно для понимания тонкостей работы наследственного механизма.

В ядре клетки ДНК собрана в удивительно сложный клубок. Теперь впервые картографировано все хитросплетения, передают западные СМИ

Титаническую работу проделали биологи из университета Южной Калифорнии. Они построили полную схему пространственного расположения человеческого генома.

Известно, что молекула ДНК в хромосоме находится в скрученном, словно клубок, состоянии. Биополимер, который несет генетическую информацию, настолько велик, что 46 таких молекул (расположенных, соответственно, в 46 хромосомах человека), если можно было бы их распрямить, в сумме вытянулись бы более чем на два метра.

Неудивительно, что в клеточном ядре молекулы ДНК образуют сотни миллионов контактов сами с собой. Эти места не только является простым отражением геометрии “молекулы жизни”, но и влияют на работу наследственного механизма, на активность генов в частности. Именно поэтому важно знать точно, как подобные точки расположены в пространстве.

Авторы исследования составили карту расположения мест пересечения ДНК-ДНК на протяжении всего генома человека (в каждой хромосоме), а также учли взаимодействие и между хромосомами. Для этого ученые использовали различные биохимические реакции с образцами ДНК, проводимых на твердой подложке.

Далее сложный компьютерный алгоритм позволил перевести этот набор данных в трехмерное изображение генома человеческой клетки.

При этом биологи учли, что в каждой конкретной клетке картина запутывания клубка молекул ДНК хоть и похожа в общих чертах, но в деталях отличается. Сопоставление таких сведений для разных клеток также может многое рассказать о функционировании аппарата наследственности и некоторые причины возникновения сбоев в таком механизме

Рубрика: Статьи и новости о ДНК Читать далее...

Обнаружен новый тип клеточной ДНК

Новый тип небольшой кольцевой нехромосомной ДНК со средним размером 200-400 пар оснований обнаружили биологи в клетках мышей и человека.

ДНК в клетках обычно организована в хромосомы. Чтобы обнаружить нехромосомную ДНК, исследователи использовали ферменты, которые разрушают ДНК с незащищенных концов молекул. Этим способом из препарата удалялась только ДНК, находящаяся в линейной (как в хромосомах), но не в кольцевой форме. Из препарата клеточных ядер мозга мыши предварительно удаляли белки и РНК, а оставшуюся ДНК обрабатывали данными ферментами. Затем исследователи определяли состав и последовательность обнаруженных кольцевых молекул, которые они назвали микроДНК.

Подобным образом обнаружили кольцевую ДНК и в других мышиных тканях, а так же в культурах клеток человека. Авторы проанализировали последовательности десятков тысяч обнаруженных молекул и сопоставили их с геномами человека и мыши. МикроДНК оказалась результатом делеции (вырезания) небольших участков генома, которые содержали как гены, так и участки, влияющие на работу генов.

МикроДНК является не первым обнаруженным видом кольцевой ДНК, образующейся в результате делеции участков генома. Главной особенностью микроДНК оказалось отсутствие повторов последовательности, свойственное для других видов экстрахромосомной кольцевой ДНК. Повторы обычно участвуют в вырезании кольцевых фрагментов из хромосомной ДНК, поэтому их отсутствие делает непонятным механизм образования колец. Функция микроДНК в клетке пока не определена.

Наследственная информация, кодируемая в ДНК, хранится не только в хромосомах. В клетках человека, как и всех животных и растений, помимо основной, хромосомной ДНК, существует кольцевая митохондриальная ДНК, несущая гены, важные для работы митохондрий. Эта ДНК наследуется только по материнской линии и часто используется биологами для определения происхождения человека.

Рубрика: Статьи и новости о ДНК Читать далее...

Американские ученые случайно выявили ген интеллекта

Ученые из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе выявили ген, который делает человека умнее других. Находка представляет собой вариацию гена HMGA2.

Открытие сделано в процессе исследования генетических причин заболеваний головного мозга. Открытие было сделано почти случайно.

Во время эксперимента ученые исследовали ДНК более чем 20 тысяч человек, проживающих в Европе, Северной Америке, Австралии.

Исследование показало, что люди, у которых выявлена определенная химическая структура некоторой части гена HMGA2, действительно обладают более развитыми умственными способностями, если все остальные факторы, определяющие уровень интеллекта, при этом равны.

Участники эксперименты проходили тест на IQ, и обладатели гена отвечали на вопросы лучше, чем остальные. В среднем они получали на 1,3 балла.

Пол Томпсон – невролог университета Лос-Анджелеса – полагает, что найденный ген может сделать человека умнее.

«Это странный результат, и вы не поверите, что все может быть так просто – небольшие изменения в генетическом коде могут объяснить интеллектуальные различия людей», – отметил он.

Рубрика: Статьи и новости о ДНК Читать далее...

Алкоголь повреждает ДНК

Английские исследователи выяснили, что ацетальдегид — побочный продукт переработки этанола в организме — может приводить к катастрофическим повреждениям ДНК. И люди бы умирали после первой же дозы спиртного, если бы на защиту генов от вредного вещества не встали две группы белков, одна из которых нейтрализует сам ацетальдегид, в то время как вторая «чинит» поврежденную ДНК.
Фермент, деактивирующий ацетальдегид, и белки предотвращают повреждения ДНК, которые лежат в основе или гибели клеток, или их перерождения в раковые. Однако постоянное употребление алкоголя ослабляет эту защитную систему, что, к сожалению, очень часто можно наблюдать в виде порока развития, называемого плодным алкогольным синдромом, которым алкоголики «награждают» своих детей.

Рубрика: Статьи и новости о ДНК Читать далее...

ИЗРАИЛЬСКИЕ ВРАЧИ ОБНАРУЖИЛИ В ЖЕНСКОМ ОРГАНИЗМЕ “ГЕНЫ МОЛОДОСТИ”

Врачи иерусалимской больницы Израиля “Адаса Эйн-Керем” и Еврейского университета обнаружили у женщин уникальный набор генов, который способен тормозить старение организма, сообщают иностранные СМИ.

Ученые расшифровали ДНК женщин, которые забеременели после 45 лет естественным образом. Был также проведен анализ данных генетического материала женщин, рожавших до 30 лет. Исследования показали, что две группы женщин отличались в 60 генах.

После более полного исследования стало ясно, что семь генов из этих 60 связаны с долголетием. В “золотую семерку” вошли и гены BCL2L1, SPIN2, SERPINB, IGF1R. Благодаря набору данных генов, женщина имеет возможность медленнее стареть.

Эксперименты на мышах подтвердили догадки. Взрослые беременные животные быстрее восстанавливались от повреждения печени, а уровень смертности у них был почти на 10% меньше, чем у молодых беременных мышей.

Согласно теории израильских ученых, можно с помощью генетического скрининга выявить долгожительниц, которые смогут рожать без особых проблем, а также разработать методики быстрого восстановления больных.

Рубрика: Статьи и новости о ДНК Читать далее...

Испания создает базу данных ДНК для поиска похищенных детей

Правительство Испании намерено создать базу данных ДНК, чтобы выяснить судьбу тысяч детей, которых государственные и религиозные организации забирали у родителей во времена режима Франко.

Декрет 1940 года позволял забирать детей у родителей под предлогом отсутствия в семье нравственного воспитания.

Под действие этого декрета попали сторонники пострадавших в гражданской войне республиканцев, а также бедные семьи и одинокие матери.

Сейчас в Мадриде судят монахиню, обвиняемую в похищении детей, после того, как одна из матерей доказала с помощью анализа ДНК, что ребенок, которого она считала умершим 30 лет назад, был усыновлен другой семьей.

Рубрика: Статьи и новости о ДНК Читать далее...

Расшифрован ДНК древнейшего дерева

Российские ученые из Института ботаники РАН и Алтайского государственного университета (АлтГУ) совместно с канадскими коллегами готовят к публикации расшифровку ДНК древнего дерева метасеквойя, возраст которого превышает 50 миллионов лет, сообщает в понедельник ИТАР-ТАСС.

Метасеквойя была открыта немногим более полувека назад. Окаменевшие останки хвои древнего дерева были обнаружены на острове Аксель-Хейберг в северных широтах Канады в конце XIX века – недалеко от Гренландии и всего в тысяче километрах от Северного полюса. Расшифровка ДНК этого вида, относящегося к семейству кипарисовых, позволяет ученым если не проверить, то по-новому взглянуть на теорию эволюции. Дело в том, что в настоящее время сохранился реликтовый вид метасеквойи, который произрастает в Центральном Китае, в Сычуаньской котловине. Это дерево-великан с величественной пирамидальной кроной. В меловом же периоде метасеквойи росли повсеместно в Северном полушарии – на территории современной Канады, Гренландии и Шпицбергена были тогда настоящие “тропические” болота: помимо кипарисовых в меловых отложениях там были найдены листья и плоды хлебного дерева из Юго-Восточной Азии.

Результат расшифровки ДНК метасеквойи удивил ученых. “Мы сравнили цепочку ДНК древних останков метасеквойи и современного растения и почти не нашли изменений, мутаций, которые должны были быть. За 50 миллионов лет – порядка 10 замен на тысячу нуклеотидов в цепочке ДНК. Это говорит о крайней стабильности генома и меняет существующие представления об эволюции”, – рассказал ИТАР-ТАСС заместитель директора по науке Южно-Сибирского ботанического сада АлтГУ Максим Куцев.

Уникальное исследование

Исследование молекулы ДНК столь древнего материала является практически единичным случаем. “За 50 млн лет почти все органические молекулы были разрушены, и выделить целые оказалось очень непросто”, – отмечает ученый.

Результаты исследования древней метасеквойи можно рассматривать как свидетельство неравномерности эволюции. “В этом свете некоторые теории об этом процессе становятся несостоятельными. К примеру, популярная теория “молекулярных часов” американского ученого Масатоши Нея, подразумевающая, что скорость эволюции ДНК для всех живых существ примерно одинакова”, – считает Куцев.

В феврале сообщалось, что нашим биологам из Института физико-химических и биологических проблем почвоведения в подмосковном Пущино удалось в прямом смысле оживить древнее растение – прорастить семена полевки узколистной, которым было без малого 30 тысяч лет. Сравнив современного представителя этого вида с ископаемым, Давид Галичинский и его коллеги обнаружили, что у древнего растения отличаются только соцветия.

Рубрика: Статьи и новости о ДНК Читать далее...

ГЕНЕТИКИ НАУЧИЛИСЬ СЧИТАТЬ МОЛЕКУЛЫ ДНК И РНК

Биологи предложили метод количественного анализа молекул ДНК и РНК, присутствующих в изучаемых образцах в небольшом количестве. По словам исследователей, их открытие позволит увеличить точность при изучении таких молекул в отдельных клетках, а также редких (то есть присутствующих в небольшой концентрации) мРНК. Статья ученых появилась в журнале Nature Methods.

При работе с образцами генетического материала часто бывает необходимо изучать ДНК или РНК, которые присутствуют в образцах в небольшом количестве. Чтобы “усилить сигнал” ученые обычно копируют изучаемые молекулы и их фрагменты, доводя их количество до приемлемого для статистических методов анализа. При этом, во-первых, методы копирования являются преимущественно стохастическими, то есть количество и качество копий зависит от конфигурации молекул, а, во-вторых, теряется информация о первоначальной конфигурации.

В рамках нового метода ученые, по их собственному утверждению, преодолели обе эти трудности, снабдив скопированные молекулы специальными метками, которые они назвали уникальными идентификаторами молекулы (UMI). Всего было создано несколько таких идентификаторов – одним, например, была случайная последовательность нуклеотидов, которую присоединяли к концам изучаемых фрагментов ДНК.

Таким образом исследователям удалось подсчитать количество разных фрагментов РНК, выделенных из клетки Drosophila melanogaster. Ученые отмечают, что их метод с большинством существующих, поэтому, в теории, позволит значительно увеличить точность проводимых исследований. Также авторы работы отмечают, что методика пригодна для наблюдения за другими типами молекул – вирусами, белками и прочими.

В феврале 2011 года в Science появилась статья, в которой авторы предостерегли общественность от надувающегося “генетического пузыря” (термин, позаимствованный у экономистов). В частности, они отмечают, что с генетическими технологиями в медицине связано большое количество чрезмерно оптимистических ожиданий – использование подобных технологий пока является делом далекого будущего. Из-за этого важные результаты в этой области часто трактуются просто неверно.

Рубрика: Статьи и новости о ДНК Читать далее...