Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Курс | Работа генов

Ключевые слова:  гены, медицина, Постнаука

Автор(ы):  Юлия Полевая

27 сентября 2015

Курс | Работа генов

9 лекций микробиолога Константина Северинова о функциях генов, современных исследованиях и геномной медицине

Все живое, включая нас самих, является в конечном счете продуктом работы генов. А гены — это своеобразный рецепт, записанный в виде последовательностей ДНК. Гены «работают», или экспрессируются, и закодированные в них продукты, белки, выполняют множественные функции как внутри клетки, так вне ее. В клетке находятся миллиарды белков, кодируемые десятками тысяч генов. Белки специфически взаимодействуют друг с другом за счет своих физико-химических свойств и трехмерной формы. Эти взаимодействия обеспечивают способность клетки осуществлять сложнейшие процессы, такие как дыхание, гликолиз, направленное движение и многое другое.

Хотя большинство взаимодействий генетически детерминировано, большую роль играет случай. Иногда сама случайность взаимодействий белковых молекул «используется» клеткой для решения той или иной задачи и для повышения приспособленности к условиям окружающей среды. Изменения последовательности ДНК, мутации, приводят к изменениям кодируемых данной последовательностью белков, что может отражаться на их способности взаимодействовать друг с другом, нарушать сложные цепочки внутри- и внеклеточных процессов и приводить к различным нарушениям и болезням, таким, в частности, как рак. Понимание того, как работают гены, позволяет приблизиться к «геномной медицине», которая даст возможность редактировать и исправлять последовательности ДНК определенных генов и восстанавливать белковые взаимодействия, нарушенные мутациями.

1 Транскрипция гена Микробиолог Константин Северинов о причинах развития разных типов тканей, функциях РНК-полимеразы и распределении активности генов РНК-полимераза не может узнать ген, потому что там уже «сидит» кто-то другой, связаться с ним она не может. Если такая ситуация есть, то ген можно активировать, убрав репрессор. Если РНК-полимераза по какой-то причине плохо узнает ген, то можно активировать транскрипцию, каким-то образом найти способ, как привлечь РНК-полимеразу к этому гену. Для этого существуют специальные белки-активаторы. http://postnauka.ru/video/35051 2 Генетический шум Микробиолог Константин Северинов об эпигенетике, механизме деления клеток и флуоресцентных белках Явление генетического шума возникает, причем возникает с необходимостью, по следующей причине: когда мы рассматриваем процесс деления клетки, мы всегда думаем, что после того, как клетка разделилась, возникли две идентичные копии. И действительно, по крайней мере в случае наследственной информации ДНК есть специальные механизмы, которые очень точно обеспечивают равномерное распределение полного набора генов как одной «дочери», так и другой при делении материнской клетки. http://postnauka.ru/video/19089 3 Фолдинг белка Микробиолог Константин Северинов о структурной биологии, методах предсказания структуры белка и краудсорсинге в науке Сама по себе последовательность белка не достаточна, чтобы определить его функцию. Для того чтобы белок заработал, он должен свернуться — найти в трехмерном пространстве некоторую специальную форму или структуру, которая обеспечит его биологическую функцию. Белки знают, как это делать, потому что белок с определенной последовательностью в определенных биологически релевантных условиях всегда свернется как надо. Они знают, как им свернуться, а мы — нет. И это, как ни странно, по-видимому, одна из основных проблем современной биологии. http://postnauka.ru/video/32627 4 Взаимодействие макромолекул Микробиолог Константин Северинов о принципе комплементарности, форме биологических молекул и стабильности белка Мы с вами состоим из специальных молекул, которые называются макромолекулами, потому что они очень большие (например, белки или нуклеиновые кислоты). Взаимодействие этих молекул друг с другом в значительной степени обуславливает наше поведение и поведение наших клеток. Если мы действительно хотим добраться до сути вещей, мы должны перейти на этот уровень взаимодействующих молекул и понять, что там происходит. http://postnauka.ru/video/31196 5 Аддиктивные гены бактерий Микробиолог Константин Северинов о молекулярной зависимости клеток, токсин-антитоксиновых системах и экспонировании действия антибиотиков Про наркоманию, или аддикцию, или зависимость, не слышал, наверное, только ленивый. И, наверное, многие считают, что это сугубо человеческое свойство. Интересно то, что у клеток тоже бывают зависимости. Это молекулярная зависимость. И там, в отличие от настоящей наркомании, если такая есть, механизмы очень четко известны. В англоязычной литературе это называется addiction models. Это некие интересные белковые молекулы, которые, как правило, заставляют бактериальную клетку все время поддерживать их в себе. Потому что, если клетка вдруг потеряет такого рода молекулу, она умрет. Это самая настоящая зависимость. http://postnauka.ru/video/50085 6 Передача биологических сигналов Микробиолог Константин Северинов о проблеме биологических решений, взаимодействии гормонов и рецепторов и регуляции работы генов Если у нас где-то на поверхности клетки возник сигнал, который привел к каскадной передаче измененных макромолекулярных взаимодействий между молекулами, можно представить, что этот сигнал дойдет куда надо. А надо, чтобы он дошел именно до репрессора, и какое-то дополнительное взаимодействие с репрессором приведет к следующему: изменится уже структура репрессора так, что он больше не будет комплементарен молекуле ДНК, где он находился до сих пор. Значит, если он оттуда уйдет, ген окажется открытым, с него может пойти транскрипция, он заработает. http://postnauka.ru/video/33777 7 Технология клонирования животных Микробиолог Константин Северинов о генной инженерии, невозможности клонирования мамонта и проблемах сохранности палео-ДНК Для того чтобы клонировать мамонта, нужно найти такое ядро клетки, а ядро само по себе — это очень сложная структура, это некая внутриклеточная органелла, в которой находится не только ДНК, но и масса белков, организующих эту ДНК так, чтобы она экспрессировала, чтобы гены работали так, как надо. И проблема в том, что в течение очень небольшого времени ДНК распадается на фрагменты длиной 200, 300, 400 буковок, очень короткие фрагменты. Представьте себе, что вы взяли книгу и пропустили ее через шредер — вроде как книга вся осталась, но собрать ее вместе очень-очень сложно, и палео-ДНК, то есть ДНК древних животных, к сожалению или, может быть, к счастью, находится ровно в таком состоянии. http://postnauka.ru/video/50088 8 Генотерапия Микробиолог Константин Северинов о причинах заболеваний, методах лечения и борьбе бактерий с вирусами Геном любого человека состоит из 3 миллиардов нуклеотидов ДНК, которые можно представить в виде букв. Это та генетическая информация, которая приводит к возникновению человека. Но иногда возникают опечатки. На протяжении последних 10 лет ученые пытались найти способ добраться до нужного места в ДНК и изменить опечатку. В начале 2013 года совершился прорыв. Оказалось, что у бактерий есть система иммунитета, с помощью которой они борются с вирусами. http://postnauka.ru/video/17047 9 Геномная медицина Микробиолог Константин Северинов о природе генных болезней, технологии редактирования генома CRISPR/Cas9 и репарации ДНК На сегодняшний момент медицина прекрасно знает, какие именно изменения в каких генах ответственны за простые, или так называемые моногенные, болезни, которые реально определяются изменением только одного гена. В большинстве случаев это приговор — в том смысле, что мало что можно в таком случае предпринять: это не бактерия, которая вас поразила, и в этом смысле ни антибиотик, ничто другое ваше физиологическое состояние изменить не может. Подход, который в таком случае хотелось бы применить, называется геномной медициной, и чисто концептуально понятно, что нужно плохую копию гена, неудавшуюся, неудачную последовательность ДНК, изменить, с тем чтобы она пришла в норму, стала такая же, как у нормальных людей, что бы это ни значило. http://postnauka.ru/video/50090

 

 
Средний балл: 10.0 (голосов 1)

 


Комментарии
Палии Наталия Алексеевна, 27 сентября 2015 19:30 

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

"Дешево и сердито"
"Дешево и сердито"

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ”
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ” 5-9 августа 2019 года в Новосибирске

I МОСКОВСКАЯ ОСЕННЯЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ПЕРОВСКИТНОЙ ФОТОВОЛЬТАИКЕ
14-15 октября 2019 года состоится школа - конференция молодых ученых - I Московская осенняя международная конференция по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019).

Золото России на Международной Химической Олимпиаде
30 июля в Париже завершилась 51-я Международная химическая олимпиада. Она была рекордной по числу участников - 309 школьников из более, чем 80 стран. Олимпиада прошла под девизом "Двигаем науку вместе" ("Make the science together"). Сборная России на олимпиаде завоевала 4 золотые медали и в медальном зачете поделила 1-2 место с командой Кореи. Победителями стали Михаил Матвеев (Вологда) и три москвича - Даниил Бардонов, Алексей Шишкин и Никита Чернов.

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.