 |
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: 489
Страна: Россия
| В магистратуре ХГУ заполнены все бюджетные места, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 16:41, 27.08.2026, Россия108 |
| В Хакасском госуниверситете издан приказ о зачислении в магистратуру на бюджетные места. В новом учебном году к освоению второй ступени высшего образования приступят 225 человек. |
| Студентами колледжей ХГУ стали почти 400 человек, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 13:53, 25.08.2026, Россия196 |
| В Хакасском госуниверситете опубликован приказ о зачислении на бюджетные места по программам среднего профессионального образования. Студентами трёх колледжей – сельскохозяйственного, медицинского и педагогического образования, информатики и права – стали 380 человек. |
| Педагоги со всей страны обсудят грамотное использование ИИ и медиаконтента в школах и детских садах, «Мобильное Электронное Образование» (МЭО), 14:06, 14.08.2026, Россия442 |
| Как меняется образовательный процесс под влиянием цифровых технологий и генеративного искусственного интеллекта и как воспитать критическое мышление у школьников при использовании нейросетей — в фокусе внимания VIII ежегодной конференции для руководителей и специалистов сферы образования «Большой педагогический совет МЭО», которая пройдет накануне нового учебного года. |
| Выпускник ХГУ создал цифровую платформу для управления доступом к образовательным сервисам, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 14:04, 14.08.2026, Россия235 |
| Единый центр управления цифровыми профилями студентов и доступом к образовательным ресурсам получил название «Identica» (Айдентика). По задумке автора – выпускника инженерно-технологического института ХГУ Кирилла Байронченко – разработка призвана решить проблему забытых паролей и упорядочить сервисы, на которые подписан пользователь. |
| В ХГУ установили, что «цифра» вытесняет сказку для малышей, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 13:57, 14.08.2026, Россия266 |
| Проблему влияния цифровизации на детей и семью изучила выпускница Хакасского госуниверситета Дания Гайфулина под научным руководством преподавателя института непрерывного педагогического образования ХГУ, кандидата педагогических наук Олеси Горбуновой. Исследователи установили, что 43 процента родителей не читают детям на ночь сказки, ссылаясь на занятость. |
| Карьера студентов ХГУ начинается в РСО, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 13:46, 14.08.2026, Россия136 |
| Более 70 обучающихся Хакасского госуниверситета трудятся в Российских студенческих отрядах. В республике действуют шесть направлений РСО: педагогические, строительные, сервисные, медицинские, путинные и отряды проводников. Студенты ХГУ задействованы практически во всех из них. |
| Археологическая практика студентов ХГУ принесла новые открытия, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 22:29, 11.08.2026, Россия211 |
| Находки сделаны во время практики студентов 1 и 2 курсов в Боградском районе, возле села Троицкое на раскопках памятников таштыкской археологической культуры. Их ежегодно размывают воды Красноярского моря. И это тот самый случай, когда «раскопать – значит, спасти». |
| Музей ХГУ пополняется экспонатами от участников СВО, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 22:12, 11.08.2026, Россия135 |
| Несколько лет назад в сельскохозяйственном колледже института менеджмента, экономики и агротехнологий ХГУ был открыт необычный кабинет арт-хроники «Память сильнее времени». Сегодня это уже настоящий музей, создателем и хранителем которого является преподаватель ОБЖ и лектор Российского общества «Знание» Вячеслав Кузьмин. |
| Студентка ХГУ исследовала феномен русской игры кила, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 00:06, 06.08.2026, Россия789 |
| Мало кто знает, что на Руси издревле играли в мяч. Первые сохранившиеся российские письменные источники, в которых упоминается игра с большим мячом, перебрасываемым ногами, относятся к 1790 году. Систематические описания появляются в XIX веке. |
| В ХГУ зачислены первые абитуриенты, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 07:57, 05.08.2026, Россия614 |
| В Хакасском госуниверситете издан приказ о зачислении с 1 сентября на места в пределах квот: отдельной, особой и целевой. В него вошли абитуриенты, поступавшие без вступительных испытаний. Они пополнят ряды студентов, обучающихся на бюджетной основе по программам бакалавриата и специалитета очной, очно-заочной и заочной форм обучения. |
| Студентка ХГУ шагнула в будущее, создавая эксклюзивные костюмы, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 06:55, 05.08.2026, Россия103 |
| На реализацию проекта «Разработка новых материалов и фактур с использованием аддитивных технологий для пошива сценических костюмов» Татьяна Опарина из инженерно-технологического института Хакасского госуниверситета получит грант в размере одного миллиона рублей. Она стала победителем всероссийского конкурса «Студенческий стартап». |
| Интерактивный тренажёр для поддержки детей с ОВЗ создадут в ХГУ, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 06:47, 05.08.2026, Россия144 |
| Студенты инженерно-технологического института Хакасского госуниверситета под руководством старшего преподавателя Дмитрия Яковлева работают над созданием интерактивного тренажёра для детей с расстройствами аутистического спектра (РАС). Проект реализуется при грантовой поддержке. В числе экспертов – психологи, дефектологи, АВА-специалисты. |
| Не бояться говорить на иностранном языке, ТГУ, 16:29, 03.08.2026, Россия467 |  |
| В Тольяттинском государственном университете разработали методику, которая помогает студентам свободнее и увереннее строить устную речь на иностранном языке. |
|
|
