Исследователи из Пермского Политеха предложили технологию, которая позволит более точно редактировать гены

Благодаря синтетической биологии появилась возможность создавать искусственные цепи ДНК и биологические системы, «программируя» генетический код живых организмов. Модель искусственной генной цепи (репрессилятора) позволяет воспроизводить динамические процессы, происходящие при экспрессии генов.

Первый репрессилятор появился еще в 2000 году. Это была замкнутая малоразмерная цепь из трех генов, подавляющих возможность производства белка друг друга. В природе гены не встречаются в такой комбинации, и благодаря такому устройству цепи становятся возможными колебания концентраций белка, которые обеспечивают функционирование клеток.

Российские ученые описали динамические процессы в искусственной генной цепи и усовершенствовали точность ее работы. По их мнению, нужно использовать репрессилятор с запаздыванием. Процесс эксперссии генов они описывают как многоэтапные реакции, в ходе которых образуются ансамбли сложных органических соединений. Процессы растянуты по времени и идут с запаздыванием.

«Уникальность технологии заключается в методе моделирования генетической системы. Мы заменили процессы транскрипции и трансляции генов запаздыванием экспрессии. Это позволило значительно упростить модель, не потеряв динамических свойств системы», – рассказывают авторы.

Разработанная модель позволяет понять, как изменяется концентрация белка в системе с течением времени и отслеживать движение белковых полей в пространстве в результате взаимодействия клеток с репрессиляторами. Учеными был создан численный алгоритм и программный комплекс, что позволило получить более точную информацию о поведении системы.

Разработка была реализована при поддержке Министерства науки и высшего образования России и НОЦ мирового уровня «Рациональное недропользование». Результаты ученые опубликовали в журнале «Компьютерные исследования и моделирование».

Фото: пресс-служба Пермского Политеха