|  | 29 ноября 2017 | Медицина

Ученые превратили бактерию в самый маленький "магнитофон" на свете

Бактерии-магнитофоны


Группа исследователей из Медицинского центра Колумбийского университета преобразовала естественный механизм иммунной системы бактерий, превратив его тем самым в микроскопический "магнитофон", способный в режиме реального времени записывать данные о состоянии бактерии и окружающей ее среды. Данное достижение закладывает основу для целого ряда новых биологических технологий, в которых одноклеточные организмы могут быть использованы для диагностики состояния организма человека, для экологического контроля окружающей среды и т.п.

Микробами, превращенными в крошечные "магнитофоны", стали вездесущие бактерии вида Escherichia coli (E.coli). Благодаря вмешательству в их генетический код они могут не только записывать изменения, происходящие в окружающей среде, но и сопровождать каждую запись соответствующей временной отметкой. Запись информации в генетический код микроорганизма производится при помощи механизма CRISPR-Cas, которая является основой иммунной системы многих видов микроорганизмов.

Иммунная система на базе CRISPR-Cas-механизма встраивает в генетический код микроорганизма участки генетического кода всех вирусов, атаковавших этот микроорганизм. Это делается для того, чтобы последующие поколения микроорганизмов могли успешно отражать атаки уже "известных" им вирусов. В результате, в ДНК микроорганизмов накапливается нечто вроде "хронологического отчета", в котором фигурируют все виды вирусов, атаковавших не только данный микроорганизм, но и даже его самых далеких предков.

Для того, чтобы превратить механизм CRISPR-Cas в микроскопический "рекордер", ученые модифицировали небольшие молекулы ДНК, называемые плазмидами, давая им способность создавать большее количество их копий внутри клетки в ответ на определенные внешние сигналы. В отсутствии любых внешних сигналов лишь один из видов модифицированных плазмид является активным, и CRISPR-Cas-механизм постоянно добавляет именно этот вид в общий геном клетки.

Запись информации в ДНК


Но когда в клетку извне поступает определенный сигнал, это приводит к активации другого вида плазмид и вставке их в геном клетки. Таким образом, в геноме клетки получается последовательность, состоящая из участков плазмид разных типов, содержащая хронологическую запись событий, произошедших в окружающей клетку среде. После этого ученые могут извлечь "записанную" ДНК из клетки-магнитофона и расшифровать ее при помощи обычного способа секвенирования ДНК.

Согласно имеющейся информации, такой способ позволяет записывать в ДНК клетки информацию максимум о трех видах различных событий и сигналов в один момент времени. А длины внутриклеточной ДНК достаточно для непрерывной записи в нее информации в течение единиц или десятков дней, в зависимости от частоты происходящих событий.

И в заключение следует отметить, что технология CRISPR-Cas уже использовалась для записи в ДНК стихов, книг, компьютерных программ и даже видеофайлов. А данный случай является первым разом в истории науки, когда CRISPR-Cas-механизм был использован для записи клеточной деятельности и изменений в окружающей среде, сопровождаемых отметками реального времени.





Ключевые слова:
Бактерия, Микроорганизм, Иммунная, Система, CRISPR-Cas, Механизм, Запись, ДНК, Информация, Событие

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • ДНК живых микроорганизмов - новое место для хранения ваших фото и видео
  • Технология редактирования генома CRISPR/Cas9 была впервые испытана на челов ...
  • Ученые разработали способ извлечения "воспоминаний" из ДНК клеток организ ...
  • Ученые закодировали 100 байт информации в геноме бактерий E.Coli при помощи ...
  • Инженеры создали новый тип выключателя "Kill Switch" для генетически моди ...




  • 29 ноября 2017 14:16
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3916
    Воспроизводить записанное на таком "магнитофоне" дороговато выходит


    --------------------
        
    30 ноября 2017 08:43
    #2 Написал: gen_sec

    Публикаций: 0
    Комментариев: 124
    FomaNeverujuwij,
    таки да, радует что хоть прослушку из этого не сделаешь)))
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.