 |
Ученые ЛЭТИ построили “Таблицу Менделеева” для систематизации элементов генетического кода
Многие объекты в мире поддаются систематизации. Наиболее известным примером является периодическая система химических элементов, закономерности для которой установил русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев. Подобные случаи систематизации являются крайне важными. Например, Таблица Менделеева может использоваться, чтобы изучить происхождение химических элементов или прогнозировать поведение ранее неизвестных веществ, обладающих полезными свойствами для человека.
Одним из научных объектов, который нуждается сегодня в систематизации элементов, является генетический код. В 1960-ые годы была предложена общепринятая таблица элементов генетического кода, отражающая экспериментально установленные соответствия кодирующих триплетов и аминокислот. Однако бурное развитие исследований в области генетики с применением технологий расшифровки генов и последующей обработки больших баз данных позволило значительно уточнить наши представления о генетическом коде.
Стало понятно, что тогдашняя систематизация существенно устарела и не объясняет многие свойства генетического кода. Кроме того, принципы построения общепринятой таблицы сложились исторически и не имеют строгого математического обоснования. Поэтому существует необходимость поиска природных принципов для систематизации генетического кода.
«Мы разработали и теоретически обосновали расположение триплетов (единиц ДНК, состоящих из трех нуклеотидов) и кодируемых ими аминокислот в виде Канонической таблицы генетического кода. Название «каноническая» таблица получила в связи с расположением в ней блоков триплетов в последовательности: цитозин (C), гуанин (G), урацил (U), аденин (A), которая называется канонической. Мы сопоставили Каноническую таблицу генетического кода с Периодической системой химических элементов и отметили их сходство: наличие начального элемента, последовательное заполнение вакансий связей в пределах блоков триплетов. Но есть и различия, например, число триплетов, в отличие от химических элементов ограничено», – рассказывает ведущий научный сотрудник Инжинирингового центра микротехнологии и диагностики (ИЦ ЦМИД) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Владимир Александрович Карасев.
В прошлом для составления своей таблицы Дмитрий Иванович Менделеев использовал обнаруженную им фундаментальную природную закономерность связей между элементами: им был сформулирован периодический закон – свойства химических элементов находятся в периодической зависимости от веса атомов. Поэтому для построения теоретически обоснованной таблицы генетического кода ученым ЛЭТИ требовалось найти аналогичный природный фундаментальный принцип для систематизации.
В ходе поиска закономерностей специалисты обратили внимание, что неразветвленная цепь любого белка, которая закодирована триплетах, может быть представлена в виде цепного графа – особой математической модели, позволяющей отразить структуру белкового фрагмента. Причем по ряду критериев был определен минимальный фрагмент белка, пригодный для систематизации, который состоит из пяти аминокислот. Ученые ЛЭТИ назвали его пентафрагментом. Математически его структурная форма может быть представлена в виде цепного графа.
Затем, уже работая с графами, ученые ЛЭТИ с помощью математического анализа выяснили, что общее число структурных форм графа ограничено и всего их существует 64. Кроме того, все модели по ключевым параметрам можно разделить на четыре блока по 16 вариантов. При этом каждый цепной граф соответствует структурной форме пентофрагмента белка. Используя эти соответствия, на основе системы из 64 цепных графов была построена система из 64 триплетов. Затем ученые добавили каждому триплету связанные с ними аминокислоты – так получилась Каноническая таблица генетического кода, состоящая из 64 ячеек. Результаты работы опубликованы в научном журнале Biosystems.
«Полученная таблица позволила наглядно представить в генетическом коде элементы симметрии и антисимметрии и их преобразования друг в друга, а также циклическую периодичность триплетов внутри строк столбцов и блоков таблицы в целом. Наша разработка может служить основой при построении алгоритмов прогнозирования пространственных структур белков с известной последовательностью аминокислот, а также для конструирования новых белков с заранее заданными полезными свойствами. Например, это могут быть новые ферменты, лекарственные средства, средства защиты растений от сорняков (гербициды) и от вредных насекомых (инсектициды) и даже технические электронные устройства молекулярного размера», – рассказывает Владимир Александрович Карасев.
Разработка таблицы проводилась в рамках выполнения научного раздела ИЦ ЦМИД “Принципы топологического кодирования цепных полимеров”, являющегося частью бионического направления. Исследования проводятся под руководством директора ИЦ ЦМИД проф. Виктора Викторовича Лучинина. Ключевой целью направления является использование биологических закономерностей для создания принципиально новых технических устройств молекулярного размера
Контактное лицо: Дарья Бодак
Компания: СПбГЭТУ "ЛЭТИ"
Добавлен: 18:08, 30.09.2022
Количество просмотров: 479
Страна: Россия
| Студент ХГУ стал лучшим на международном конкурсе по логистике, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 21:54, 03.06.2026, Россия658 |
| Доклад второкурсника института менеджмента, экономики и агротехнологий ХГУ Исая Абрамова отмечен на международном конкурсе научных работ по логистике им. Валерии Ермаковой. Он состоялся в рамках XXI Международной научно‑практической конференции «Логистика – Евразийский мост» в Красноярске. |
| «ПравоЗнайка: Первые шаги» студентов ХГУ научит детей искать решения в правовом поле, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 15:52, 02.06.2026, Россия299 |
| Будущие юристы представили свой первый стартап, который учит школьников праву через игру. Проект «ПравоЕД» студентов четвёртого курса института истории и права Хакасского госуниверситета Ксении Шереметьевой и Георгия Дорофеева вышел в финал конкурса грантов Фонда содействия инновациям по программе «Студенческий стартап». |
| Глава Хакасии и ректор ХГУ обсудили параметры приёмной кампании – 2026, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 23:05, 30.05.2026, Россия173 |
| Накануне, 28, мая ректор Хакасского госуниверситета Татьяна Краснова встретилась с Главой РХ - Председателем Правительства РХ Валентином Коноваловым. Поводом для разговора стала грядущая приёмная кампания. Она стартует уже 20 июня. |
| В Алтайском ГАУ написали Агродиктант, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 22:19, 30.05.2026, Россия132 |
| Участниками Второго Всероссийского агродиктанта на площадке Алтайского государственного аграрного университета стали более 100 преподавателей и студентов. |
| В Абакане открылась выставка молодых художников из ХГУ, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 20:42, 30.05.2026, Россия108 |
| В Национальном центре народного творчества имени С.П. Кадышева открылась выставка учебных и творческих работ студентов и преподавателей института филологии и искусств Хакасского госуниверситета «Диалоги с цветом и карандашом». |
| ХГУ получил патент на дизайн-проект для кукольного театра, ХГУ им. Н.Ф. Катанова, 20:53, 27.05.2026, Россия338 |
| На промышленные образцы дизайн-проекта «Игровой набор для кукольного театра «Хакасские сказки»» получили патент студентки инженерно-технологического института Хакасского госуниверситета Елена Шинкарева, Елизавета Сад и Дарья Цивелёва. |
| Ожившая история: студенты ХГУ создали музей в миниатюре, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 20:37, 27.05.2026, Россия122 |
| Советские ёлочные игрушки, дома-ракушки, музыкальные народные инструменты, карманные календарики и открытки из детства, куклы народов России, игрушки послевоенных лет – эти и другие экспонаты представили студенты института непрерывного педагогического образования Хакасского госуниверситета на выставке «Музей в миниатюре». |
| Депутат Государственной Думы Даниил Бессарабов встретился с коллективом Алтайского ГАУ, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 20:40, 21.05.2026, Россия575 |
| В Алтайском государственном аграрном университете состоялась встреча депутата Государственной Думы, первого заместителя Председателя Комитета Госдумы по государственному строительству и законодательству, полномочного представителя Государственной Думы в Верховном Суде РФ, члена Генерального Совета партии «Единая Россия» Даниила Бессарабова с преподавателями и сотрудниками. |
| Команда чирлидинга ХГУ отметит 8-летие, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 20:36, 21.05.2026, Россия209 |
| В честь праздника завтра, 22 мая, группа поддержки «Cherry» даст отчётный концерт, программа которого не оставит равнодушным любителей спорта и зрелищ. Команда – победитель соревнований разного уровня и участник многих спортивных событий. |
| Эксперты из МГУ проведут День финансовой грамотности для студентов Хакасии, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 20:35, 21.05.2026, Россия234 |
| В Хакасском госуниверситете пройдёт образовательно-стратегический интенсив «Финансовая культура без границ: от экспертного диалога к студенческим практикам». На протяжении двух дней, 21-22 мая, гости из Московского государственного университета проведут с преподавателями и студентами встречи, посвящённые финансовой грамотности. |
| Молодые ученые Алтайского ГАУ предложили приемы идеального промтинга для работы с ИИ, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 23:48, 20.05.2026, Россия230 |
| В Алтайском государственном аграрном университете состоялся митап «Промпт-инжиниринг. Архитектура запросов для науки и инженерии», в ходе которого молодые ученые представили проекты по созданию промптов для эффективной работы с большими данными и решения агроинженерных задач с помощью искусственного интеллекта. |
|
|
