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
Лейтмотив просветительских встреч – «Укрепление единства российской нации». Торжественное открытие пройдёт сегодня на площадке Хакасского госуниверситета. Организатор тематической недели в республике – Координационный центр вуза.
В начале октября в Костроме снова стартовала «Школа фермера» – совместный образовательный проект Россельхозбанка и Министерства сельского хозяйства России по ведению и запуску рентабельного агробизнеса.
Студенты института истории и права Хакасского госуниверситета приняли участие в театрализованной экскурсии в музее под открытым небом «Посёлок предков» на территории заповедника «Хакасский». Программа началась в реконструированном жилище таштыкской культуры, затем группа прошла к дому тагарской культуры, где по сценарию разыграли похищение невесты.
В Москве накануне завершились 22-й Горный форум и выставка «МАЙНЕКС Россия – 2026». На главной деловой площадке прошло обсуждение будущего геологии, горнодобывающей отрасли, технологий, инвестиций и развития минерально-сырьевого комплекса страны.
Студентки инженерно-технологического института ХГУ, члены объединения «PRO Дизайн» создали оригинальные сумки и национальные жилеты с хакасскими орнаментами.
Около ста представителей региональных команд из 40 субъектов страны объединила Президентская платформа «Россия – страна возможностей». В числе участников образовательной программы – студентка института естественных наук и математики Хакасского госуниверситета Елена Мясникова.
Специалист по охране труда в ООО «Восточно-Бейский разрез», преподаватель Хакасского госуниверситета Наталья Платова достойно представила республику на Межрегиональном конкурсе в Томске. Она признана серебряным призёром в номинации «Лучший специалист по охране труда Сибири организаций производственной сферы».
Дарья Курыпова из института истории и права Хакасского госуниверситета приняла участие в студенческой медицинской экспедиции «Digital-пульс Прикамья», организованной в рамках федерального проекта «Открываем Россию заново». Участники создавали многофункциональную цифровую экосистему, объединяющую этномедицинский каталог «Рецепты Прикамья», интерактивную карту туристических маршрутов и аудиогид о регионе, его истории, медицинском наследии и безопасном туризме.
Екатерина Рехлова и Ксения Старожилова из института естественных наук и математики Хакасского госуниверситета представили экопроект «ПроРост» в финале программы «Я в деле» в Москве.
В рамках тематической недели «Путь к успеху» ребята стали гостями урока-лекции по основам ветеринарии. Специально для них кандидат ветеринарных наук Римма Красовская подготовила интерактивное погружение, которое разрушило стереотип о работе ветеринара как о простом лечении домашних питомцев.
Как гласит народная мудрость – «Хочешь изменить мир – начни с себя». Именно так поступили студенты первого курса направления «Техносферная безопасность» инженерно-технологического института Хакасского госуниверситета. С первых дней обучения они включились в экологическую акцию «Грин-код: Переработка».
В Московской государственной академии ветеринарной медицины и биотехнологии - МВА им. К.И. Скрябина завершилась IV Всероссийская Олимпиада по профилю «Зоотехния» для студентов среднего профессионального образования и высших учебных заведений.
