Что за новый механизм хранения информации открыл российский учёный?
Исследователь из Московского физико-технического института Максим Никитин обнаружил новый механизм хранения информации в ДНК. Он показал, что в этой молекуле две спирали необязательно должны быть связаны друг с другом. Открытие меняет представление, на котором более 70 лет базировалась главная парадигма биологии. Оно может стать ключом к разгадке возникновения и эволюции жизни на Земле, процессов старения человека и лечения сложных заболеваний.
Начиная с 1953 года учёные-генетики всего мира понимали структуру ДНК как «двойную спираль», сплетённую из двух цепочек азотистых оснований — своеобразных «кирпичиков», из которых построена эта молекула. Такое понимание ДНК вывели учёные Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик, и для того времени это была настоящая научная революция.
Суть их представления о ДНК, на которое опирались и другие исследователи, состояла в том, что две цепи молекулы сплетены в двойную спираль и однозначное соответствие между «кирпичиками» на двух разных цепочках позволяет им копировать друг друга, передавая генетическую информацию.
И вот теперь российский учёный Максим Никитин открыл новый фундаментальный механизм хранения информации в ДНК. Он установил, что эта молекула вполне способна эффективно хранить и передавать информацию без связей между цепями двойной спирали.
Результаты исследования были высоко оценены международным научным сообществом. Научная публикация, единственным автором которой является Максим Никитин (что крайне редко встречается в экспериментальных работах такого уровня), вышла в авторитетном журнале Nature Chemistry.
Над исследованием ДНК учёный работал самостоятельно в течение 9 лет. Он открыл природное явление, названое им «молекулярной коммутацией». Суть в том, что ДНК может хранить и передавать информацию не только при крепкой непосредственной связи её цепей друг с другом, но и при помощи слабых связей. Компьютерное моделирование показало, что явление работает.
Сделанное российским учёным открытие важно как для фундаментальной науки, так и для практических исследований. Например, оно может стать ключом к познанию природы самых разнообразных процессов — от неразгаданных тайн генетики, сложных заболеваний, мгновенной памяти и старения до вопросов возникновения жизни на Земле и её эволюции. А ещё принцип работы ДНК может улучшить безопасность введения вакцин в организм человека, дать понять, какие побочные эффекты при этом могут возникнуть, и устранить их.
Максим Никитин — доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией нанобиотехнологий Московского физико-технического института, руководитель направления «Нанобиомедицина» университета «Сириус», лауреат премии Президента РФ в области науки и инноваций для молодых учёных за 2017 год. Ранее Максим разработал «умные» наноматериалы нового поколения для биомедицинского применения, развил фундаментальные основы автономных биомолекулярных вычислительных систем для тераностики.
Помимо этого, учёный активно занимается популяризацией науки и технологий и участвует в проектах Десятилетия науки и технологий. Например, он был экспертом целого ряда сессий одного из ключевых мероприятий Десятилетия науки и технологий — Конгресса молодых учёных, где делился с участниками знаниями в области нанобиомедицины, рассказывал о создании отечественных приборов и научных материалов, давал прогнозы развития науки и биотехнологий.
