В 20-х числах января 2023 года многие СМИ сообщили о прорывном открытии в генетике: российский учёный Максим Никитин выявил новые и очень важные пути передачи генетической информации, помимо «Двойной спирали» ДНК, структура и механизм действия которой были открыты Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком в 1953 году, и которая все прошедшие с тех пор 70 лет считалась единственным путём передачи генетической информации. [1,2] Как известно, ДНК хранит огромное количество информации, и генетикам всех направлений (от практикующих врачей до учёных-теоретиков) очень важно знать все пути, все механизмы передачи генной информации.
Максим Никитин назвал своё открытие «молекулярной коммутацией». Он проводило свои эксперименты восемь лет, и доказал, что ДНК может хранить и передавать информацию за счет слабоаффинных (аффинность —родственность) взаимодействий, которые реализуются, даже если молекулы имеют низкое "сродство" друг к другу (в отличие от молекул в двойной спирали ДНК). Также он показал, что короткая ДНК может регулировать работу гена, даже если не комплементарна ему (как это имеет место в двойной спирали).
Научная работа больше года проходила строгое международное рецензирование и в январе 2023 года была опубликована в известном и престижном научном журнале Nature Chemistry[3]. Вот что пишут об этом в российских СМИ [2]:
«Открытие Никитина, руководителя направления «Нанобиомедицина» в Университете «Сириус», уже сравнивают с трудом Коперника, который «заставил» Землю вращаться вокруг Солнца и тем самым навсегда изменил науку. Оно прольет свет на то, как именно мы запоминаем, почему стареем, и как сделать лекарства, которые не пригасят симптом, а будут воздействовать на самую что ни на есть причину хворей, на наши гены.»
В аннотации к своей статье в Nature Chemistry[3] сам автор пишет следующее:
«Открытие двойной спирали ДНК произвело революцию в нашем понимании обработки данных в живых системах, а комплементарность двух цепей ДНК обеспечивает надежный механизм хранения наследственной информации. Здесь я раскрываю феномен ‘коммутации цепей’ — принципиально иной механизм хранения и обработки информации ДНК / РНК, основанный на обратимых низкоаффинных взаимодействиях по существу некомплементарных нуклеиновых кислот. Я демонстрирую этот механизм, создавая схему памяти, схему с квадратным корнем за 5 минут для 4-разрядных входов, содержащую всего девять обрабатывающих SSDNA, имитирующую 572 входа и вентиль (превосходящий разрядность современных электронных компьютеров) и системы элементарной алгебры с непрерывно меняющимися переменными. Самое главное, я показываю потенциальные пути регуляции генов с цепями максимальной некомплементарности к последовательности гена, которые могут быть ключевыми для снижения нецелевых терапевтических эффектов. В этой статье раскрывается способность обработки информации низкоаффинных взаимодействий, которые могут лежать в основе основных процессов в организме - от кратковременной памяти до рака, старения и эволюции.»
Литература
1. «Ученый университета "Сириус" и МФТИ сделал уникальное открытие в области хранения информации ДНК» \\ «Российская газета», РГ-наука, Проекты России, 23 января 2023
2. «В России раскрыли главную тайну человеческого гена: она перевернет науку», Оксана Нараленкова \\ «Комсомольская правда», 24 января 2023
3. Maxim P. Nikitin «Non-complementary strand commutation as a fundamental alternative for information processing by DNA and gene regulation» (Некомплементарная коммутация цепей как фундаментальная альтернатива для обработки информации с помощью ДНК и генной регуляции) Nature Chemistry volume 15 , pages 70–82 ( 2023 )