Potrivit biologului molecular Maxim Nikitin, această proprietate a trecut neobservată timp de 70 de ani.

ADN. Foto: Shutterstock

Biologul molecular rus Maxim Nikitin a descoperit mecanismul fundamental de stocare a informațiilor în ADN și ARN, precum și mecanismul asociat pentru controlul activității genelor. Oamenii de știință nu bănuiau anterior existența acesteia, a anunțat marți serviciul de presă al Universității Sirius, citat într-un articol din revista Nature Chemistry.

„Am atras atenția asupra unei proprietăți neobișnuite a ADN-ului, care timp de 70 de ani a rămas neobservată în umbra frumuseții dublei helix. S-a dovedit că pentru orice ADN monocatenar există o mare varietate de alte ssADN (ADN single-catenar) cu aproape orice putere de afinitate predeterminată. Interacțiunile dintre aceste molecule fac posibilă transmiterea informațiilor și controlul expresiei genelor", a declarat Maxim Nikitin, șeful departamentului de la Universitatea Sirius (Moscova), citat de serviciul de presă. a universității.

Pentru o lungă perioadă de timp, biologii au presupus că nivelul activității genelor depinde numai de structura acesteia. Chiar și în ultimul secol, oamenii de știință au descoperit că nu este așa. O mulțime de alți factori influențează activitatea genelor, inclusiv modul în care ADN-ul este „împachetat” în nucleul celulei, modul în care mecanismele celulare citesc selectiv partea genomului în care se află una sau acea genă și ce fire scurte de ARN pot interacționa cu copiile sale „lucrători”, molecule de ARN mesager.

Un număr mare de astfel de mecanisme permit corpului uman și altor ființe vii să regleze nivelul de activitate al diferitelor gene în adaptarea la condițiile de mediu în schimbare. Întreruperea acestui proces, pe care biologii îl numesc „expresie genetică”, duce adesea la dezvoltarea cancerului și a unei serii de alte boli.

Cu toate acestea, Nikitin a descoperit urme ale existenței unui alt mecanism necunoscut anterior pentru controlul expresiei genelor. Este construit pe baza mecanismului de stocare a informațiilor descoperit de el în ADN, care este legat de cât de mult diferite lanțuri unice de nucleotide pot fi similare între ele și cât de activ și pentru o lungă perioadă de timp se pot lega temporar unele de altele.

Nikitin a atras atenția asupra faptului că interacțiunea dintre lanțurile scurte de ADN și ARN asemănătoare între ele poate avea loc adesea în interiorul celulelor vii. Formarea de legături slabe și temporare între catenele similare de nucleotide ar trebui să afecteze potențial transmiterea de informații în interiorul celulelor, precum și să afecteze nivelul de activitate a unui număr mare de gene ale căror originale sau copii vor interacționa cu astfel de catene de ADN și ARN.

Ghidat de această idee, biologul a calculat cum s-ar comporta moleculele scurte de ADN similare, constând din zece nucleotide arbitrare. Calculele au arătat că interacțiunile dintre astfel de lanțuri de nucleotide pot fi folosite pentru a transmite informații arbitrare și a codifica circuite logice complexe care percep și procesează date externe.

Ca o demonstrație a acestui lucru, Nikitin a dezvoltat mai multe seturi de catene scurte de ADN capabile să stocheze mai mulți biți de date, precum și să rezolve ecuații și să extragă rădăcina unui număr întreg. Omul de știință sugerează că sisteme similare pot fi folosite de organismele vii pentru a regla activitatea genelor ca răspuns la semnale externe. Căutarea lor va deveni una dintre principalele sarcini pentru știința biologică modernă, a rezumat Nikitin.