“Гены в космосе”

21:12 08/05/2018
👁 149

“Гены в космосе”

Американский лидер в аэрокосмической отрасли Boeing Co. на следующей неделе проведет телемост между астронавтами Международной космической станции (МКС) и студентами. Разговор пойдёт о жизни и работе в космосе.

Boeing сообщил в пятницу, что диалог состоится 10 мая между астронавтами МКС и студентами средних и высших учебных заведений Хьюстона, штат Техас, которые участвуют в исследовательском конкурсе Thе Genes in Space STEM.

Астронавты на борту МКС Дрю Фойстел и Скотт Тингл ответят на вопросы студентов , чьи эксперименты недавно проводились на борту станции, а также других участников и зрителей.

Около 200 студентов из средних школ Хьюстона будут присутствовать на мероприятии, которое будет транслироваться в прямом эфире на Facebook и телевидении НАСА.

На Facebook live show выступят специалисты-исследователи, в том числе биолог, руководитель Центра развития науки в космосе, .

Конкурс “Гены в космосе” предлагает учащимся с 7 по 12 классы возможность разрабатывать эксперименты на основе ДНК, которые могут быть выполнены  астронавтами на борту МКС.

MiniPCR ( мини ПЦР), созданный двумя выпускниками Массачусетского технологического института и Гарвардского университета в 2013 году, является удобной, портативной минилабораторией для изучения ДНК.

Программа конкурса “Гены в космосе” была создана компанией Boeing и ее партнером для того ,чтобы привить любовь к науке и технике .

История открытия ПЦР-амплификации ДНК

Весной 1983 года, в пятницу вечером, Кари Маллис, 39-летний химик-синтетик из мало кому тогда известной калифорнийской биотехнологической фирмы Cetus, направлялся после работы домой. По пути он размышлял о том, как повысить точность идентификации точечных мутаций в геномной ДНК с помощью недавно предложенного метода олигомерной рестрикции. Суть метода состояла в энзиматическом удлинении олигонуклеотида, наплавленного на участок ДНК, прилегающий к участку мутации. Если дезоксинуклеотиды («кирпичики», из которых построена ДНК) добавлять в реакцию не все сразу, а по одному, то удлинение олигонуклеотида будет происходить только тогда, когда добавляемый дезоксинуклеотид комплементарен участку мутации. Анализируя результаты реакции, можно было выявлять наличие конкретной мутации в данном гене. (Замены одного нуклеотида на другой в молекулах ДНК происходят часто и иногда приводят к тяжелым последствиям, поскольку они могут нарушать структуру гена или регуляцию его активности. Такие мутации для многих важных генов картируют – устанавливают их точное расположение, – а затем изучают их генетические и биохимические последствия.)

Метод неплохо работал на относительно короткой ДНК, когда исследуемый ген был уже выделен, то есть когда его доля в общей массе ДНК была сравнительно высокой. Однако при исследовании огромной по длине геномной ДНК чувствительность метода была явно недостаточной, ибо концентрация данного гена оставалась крайне низкой.

Маллис размышлял о том, как повысить чувствительность и специфичность этой реакции. Как он сам писал впоследствии, для того чтобы решить проблему, ему нужно было увеличить количество ДНК исследуемого гена. В мысленном эксперименте он увидел, что точность метода можно повысить, если в дополнительной пробирке провести аналогичную дополняющую реакцию, то есть наращивать олигонуклеотид с другой стороны мутации, используя еще один праймер, располагающийся на комплементарной цепи ДНК. Если данные двух этих экспериментов будут согласовываться, то, по крайней мере, вдвое надежней можно будет судить о наличии или отсутствии мутации в исследуемом участке гена.

Он крутил эту идею и так, и этак, и вдруг его осенила светлая мысль: если реакцию с двумя такими праймерами-олигонуклеотидами проводить не в двух, а в одной пробирке, то количество фрагмента ДНК, ограниченного олигонуклеотидами, увеличится вдвое. Если реакцию повторить – вчетверо! Если ее провести 20 раз (это несложно, поскольку один ее цикл занимает несколько минут) – количество окруженного олигонуклеотидами фрагмента возрастет в миллион раз. А если повторить реакцию 30 раз – в миллиард раз. Эврика! Это означало, что теперь фрагменты геномной ДНК, в том числе и гены, можно будет выделять не за годы упорного и кропотливого труда, а всего за один день!

«Это изменило бы молекулярную биологию», – подумал тогда Маллис. Идея показалась ему настолько красивой, что он остановил машину, зашел в придорожный киоск, купил ручку, бумагу и стал подсчитывать, сколько же в придуманной им реакции получается ДНК. Все сходилось – метод должен работать и продуцировать огромные количества специфической ДНК. Одновременно Маллису стало мниться маловероятным, чтобы эта идея, теперь казавшаяся очевидной, уже не приходила в чью-либо голову. Чтобы найти ошибку в своем рассуждении, во время уик-энда Малис «исписал формулами все горизонтальные поверхности в своем загородном доме». И, как поведал позднее в Нобелевской лекции, все выходные промучился жесточайшими перепадами настроения от абсолютного восхищения мощью собственного интеллекта и своей удачливостью – и до полнейшего отчаяния при мысли о том, что где-то в рассуждениях он не видит очевидной ошибки. А она должна была присутствовать, ибо идея очевидна, ведь все этапы реакции по отдельности уже были опробованы тысячами молекулярных биологов и постепенно становились лабораторной рутиной. Кто-то наверняка уже реализовал бы эту идею! Но ни о чем подобном ему слышать не приходилось…

В понедельник рано утром Маллис помчался на работу (что, как он сам отмечал, случалось с ним крайне редко), чтобы в библиотеке выяснить, не опубликовал ли кто-нибудь статьи на эту тему. Каковы же были его удивление и восторг, когда он понял, что ничего подобного в научной литературе еще описано не было!

И через несколько месяцев, а именно 16 декабря 1983 года, перепробовав со своим сотрудником и учеником Фредом Фалуной множество экспериментальных подходов, Кари Маллис осуществил первую успешную реакцию ПЦР – полимеразную цепную реакцию амплификации ДНК (по-английски – PCR, Polymerase Chain Reaction). И она действительно произвела революцию в современной молекулярной биологии. А вскоре нашла применение в областях, весьма далеких от академической науки.

Источник

Добавить комментарий