Официальный сайт журнала "Экология и Жизнь"
You need to upgrade your Flash Player or to allow javascript to enable Website menu.
Get Flash Player  
Всё об экологии ищите здесь:
  Сайт функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям  
Сервисы:
Каналы:
Каналы:
Блоги:
Дайджесты,
Доклады:

ЭКО-ВИДЕО



Реклама


Translate this page
into English

Translate.Ru PROMT©


Система Orphus


Главная О НАС / ABOUT US Статьи Эволюционные технологии для биоцивилизации - Нобелевская по химии 2018

Эволюционные технологии для биоцивилизации - Нобелевская по химии 2018

Эволюционные технологии для биоцивилизации - Нобелевская по химии 2018

Дух Дарвина торжествует в открытиях, за которые вручена Нобелевка по химии 2018. Фрэнсис Арнольд (Frances H. Arnold) из Калифорнийского технологического института получила половину премии за метод направленной эволюции ферментов; Джордж Смит (George P. Smith) из Миссурийского университета и Грегори Уинтер (Gregory P. Winter) из Кембриджа вместе разделили другую половину премии за метод фагового дисплея в отборе пептидов и антител.

Великое таинство природы – эволюция, подвергается все более и более тщательному исследованию со стороны ученых занятых биотехнологиями. Если Дарвин обнаружил селекционный процесс, идущий естественным путем и назвал его естественным отбором, то он неоднократно обращал внимание и на его антипод – селекцию, благодаря которой появилось множество пород молочных коров и домашних собак.  Сегодня понимание механизмов работы ДНК позволяет осуществлять все те же селекционные действия в пробирке. Важно запустить механизм отбора – чтобы собрались такие генетические последовательности, которые реализуют тот или иной признак в организме.

Однако далеко не всегда нужна сборка целого организма – для целей химической промышленности иногда достаточно лишь одного соединения, которое этот организм вырабатывает. На этом пути и добились успехов нынешние лауреаты нобелевской премии.

Надо сказать, что, как это часто бывает, среди них нет самого главного первопроходца - первый шаг сделал голландский исследователь Виллем Штеммер (Willem P. C. Stemmer), который умер в 2013 году. Он ввел в искусственную эволюцию ферментов еще один природный процесс – перетасовку фрагментов ДНК между генами. Именно такая перетасовка делает столь эффективным механизм полового размножения, когда разные варианты одного и того же гена, обмениваясь собственными фрагментами, получают друг от друга те или иные мутации что резко повышает изменчивость белков, а значит и вероятность того, что среди них появляются такие, которые объединяют в сразу несколько нужных в данный момент мутационных признаков. Штеммер организовал тоже «смешение» генетического материала, которое достигается в результате полового акта и при отборе ферментов: он смешивал множество кусков ДНК, относящихся к одному и тому же белку, а ферменты постоянно соединяли их друг с другом. Затем получившиеся «оплодотворенные» гены подсаживали в бактерии и потом сравнивали варианты готовых белков.

Фрэнсис Арнольд с начала 80-х годов занимающаяся ферментами, решила использовать «половой» механизм Штеммера для получения нужных в химическом синетезе ферментов. Сейчас этот механизм получил название «лабораторной эволюции» ферментов, а на счету ее лаборатории уже масса белков, выполняющих самые разные химические реакции, которые не встречаются в природе.

История второй половины премии – за фаговый дисплей – тоже берет начало в первой половине 80-х годов, когда никто не знал, в каком месте генома закодированы белки. Джордж Смит предложил использовать для сборки белков гены бактериальных вирусов, или бактериофагов (или просто фагов), которые, как и любые другие вирусы, проникают в клетку и заставляют ее копировать геном вируса и синтезировать вирусные белки. Идея Смита состояла в том, чтобы в ДНК вируса вставить неизвестную ДНК. В результате в вирусной ДНК нужный белок будет закодирован рядом с белком самого вируса – лучше всего рядом с тем, который образует белковую оболочку вируса (капсид). Когда вирусная частица соберется, в оболочке вируса будет присутствовать нужный белок. Но как «поймать» вирусы, в которые попала ДНК именно с нужным белком? Эта «технология» в природе реализована с помощью антител – они реагируют именно на белок и его ДНК, остается только прочитать геном вируса и зная, какую добавку мы в него вставили окажется возможным вычислить нужный ген. Так появился метод фагового дисплея. Но у него есть и масса других приложений, кроме поиска соответствий между белками и генами.

Именно Грегори Уинтер — третий лауреат, приспособил этот метод для отбора антител. Механизмы иммунитета работают путем создания огромного разнообразия антител-иммуноглобулинов – работа механизма основана на том, что всегда найдется антитело, которое сможет связать неизвестной бактериальную или вирусную молекулу. Медики и биотехнологи давно «точили зубы» на иммуноглобулины способные крепко связывать значимые молекулы и не обращать внимания ни на какие другие. Уинтер ввел в геном вируса кусок ДНК, кодирующей человеческий иммуноглобулин – причем ту его часть, которая кодирует распознавание другой молекулы (программный комплекс свой--чужой). Это преобразованная идея фагового дисплея – ввести в вирус нужный белок, но теперь на поверхности вируса был фрагмент антитела. Для повышения эффективности Уинтер и его коллеги задействовали эволюционный процесс — встраивали в вирусную ДНК множество разных вариантов ДНК антител, так как у всех была разная эффективность. Запускали отбор по принципу – какие ДНК кодируют наиболее эффективные антитела и отбирали тех мутантов, которые оказались наиболее эффективными.

Отбор антител с помощью фагового дисплея быстро нашел применение в фармацевтической промышленности.  Уинтер с коллегами создали в 90-е годы антитела, которые успешно подавляли аутоиммунные процессы типа псориаза и ревматоидного артрита, а затем и дошло дело и до распознавания белков раковых клеток. По сравнению с ферментами, которые получают путем отбора в пробирке, технология «фагового дисплея» оказалась намного эффективнее.  Результативность – главный признако отбора в эволюции технологий – и вот вручена Нобелевская именно за результативность этого метода.

«Направленная эволюция химических молекул» — формулировка награждения лауреатов Нобелевской премии 2018 года. За этими строчками — основы новой технологии, которая вскоре сможет кардинально настолько изменить принципы химического синтеза, что давняя мечта о смене тренда цивилизации машин и механизмов на природоподобный путь биологического синтеза, может стать реальностью. Когда в качестве альтернативы цивилизации машинной рассматривается биоцивилизация, использующую естественные биологические процессы для создания всего необходимого для человеческого общества, то можно сказать – это Нобелевская вручена именно за первые технологические успехи, сделанные на этом пути.

Александр Самсонов

нобелевская премия 2018эволюция 

04.10.2018, 794 просмотра.


Нравится

SKOLKOVO
16.02.2018 11:01:00

Блокчейн для дистрибуции кино / TVZavr на Берлинале

Резидент «Сколково» представил на Берлинале новую технологическую платформу для киноиндустрии

технологии, киноиндустрия, платформа, Сколково

14.02.2018 08:19:00

Год Японии в России /Инновационное сотрудничество/Семинар в Сколково

В технопарке «Сколково» прошел семинар «Россия – Япония: коммерциализация технологических инноваций – перспективы сотрудничества», организованный Фондом «Сколково» и ROTOBO, Японской ассоциацией по торговле с Россией и новыми независимыми государствами. Представители «Сколково» и РВК обсудили с сотрудниками японских стартапов, инкубаторов и институтов развития особенности подхода к инновационному бизнесу и перспективы выхода российских стартапов на рынок Страны восходящего солнца.

Инновации, технологии, перспективы, сотрудничество, страны, Россия, семинар, Сколково

15.11.2017 00:06:37

Suvorov Prize - инновационная премия вручена в 7-ой раз / Швейцарско-российская премия имени Суворова

Конкурс изобретений «Эврика» теперь будет получать проекты российско-швейцарского сотрудничества.  В финал вышли пять проектов из России и Швейцарии из различных областей — это биотехнологии,медицинские технологии, и информационные технологии.

Suvorov Prize

02.11.2017 16:41:25

Разработка российских ученых по очистке воды от нефти запатентована в США

Екатеринбургская компания «НПО БиоМикроГели» (резидент «Сколково» и технопарка «Университетский») подтвердила авторство своих изобретений в Соединенных Штатах Америки. В этой стране завершена национальна фаза патентования нескольких технологий уральских ученых с применением биомикрогелей.

разработка

07.10.2017 00:14:10

Собирать или не собрать (данные)? Быть или не быть официальному интернет "просвечиванию".

Московский арбитражный суд не стал запрещать использование открытых персональных данных пользователей социальной сети «ВКонтакте» для оценки их кредитоспособности.

ВКонтакте

06.10.2017 12:36:20

УМНИК создал материал, способный резко повысить скорость зарядки литий-ионных аккумуляторов

Химики из Московского университета им. М.В. Ломоносова разработали способ синтеза катодного материала, который способен обеспечить безопасную работу в режиме быстрого заряда (30-60 секунд заряд аккумулятора до 75%) и разряда с выдачей высокой мощности и плотности тока. Это может быть востребовано во множестве направлений инновационной промышленности, включая робототехнику, БПЛА и даже электромобили. В 2015 году проект был признан лучшим в конкурсе по программе «УМНИК» Фонда содействия инновациям и его  автор получил на развитие грант в размере 400 тыс. рублей.

УМНИК

19.11.2016 00:16:00

Создан образец модульной системы хранения электроэнергии / "Watts" from Skolkovo

Компания Watts Battery (ООО «Уаттс Бэтэри», резидент кластера энергоэффективных технологий Фонда «Сколково») создала первый, готовый к продажам промышленный образец модульной системы для накопления электрической энергии WATTS. Он будет представлен на международном форуме для стартапов и инвесторов SLUSH, который пройдет в Хельсинки с 30 ноября по 1 декабря 2016 года. Обсуждаем «тактико-технические» характеристики модуля:

накопитель, WATT

RSS
Архив "SKOLKOVO UNIT"
Подписка на RSS
Реклама: