Мала академія наук запустила цикл зустрічей із Нобелівськими лауреатами. На лекціях зіркових науковців можна почути історії успіху та епікфейлів, надихнутися прикладами та поставити вченим власні запитання.

24 травня з МАНівцями спілкувалася французька мікробіологиня Емманюель Шарпантьє — лауреатка Нобелівської премії з хімії 2020 року за розробку методу редагування генома.

Сьогодні ділимося конспектом найцікавіших тез лекції вченої!

Як науковці дізналися про генетичний захист бактерій від вірусів

Емманюель розпочала лекцію з оповіді про передумови відкриття власного методу редагування генома. Свого часу дослідниця зацікавилася бактеріями виду Streptococcus pyogenes, які стають причиною багатьох нерідко смертоносних захворювань, наприклад, сепсису. Тоді ж науковиця заходилася з’ясовувати, як працює імунна система цих бактерій на генетичному рівні. 

Дослідивши геном бактерії, вона помітила цікаві послідовності молекул РНК, які відіграють вагому роль у захисній системі мікроорганізмів, що має назву CRISPR (буквально — «короткі паліндромні повтори, регулярно розташовані групами»). 

Цей «бактеріальний антивірус» відкрила наприкінці ХХ століття інша лауреатка Нобелівської премії, Дженніфер Даудна. Вона дослідила, що еволюційно бактерії навчилися вставляти у свій геном фрагменти геному вірусів, з якими раніше стикалися. У назві цього механізму закладений принцип утворення такого антивірусного генома: він виглядає як послідовність молекул ДНК, що багатократно й регулярно повторюється.

Емманюель помітила, що молекули РНК, які вона відкрила, збігаються з послідовностями CRISPR і поєднуються з ними, мов пазли. Ці молекули назвали tracrРНК і визначили, що вони беруть участь у захисті бактерій — знешкодженні вірусного ДНК.

Як Емманюель Шарпантьє винайшла генетичні ножиці CRISPR-Cas9 і для чого вони потрібні?

Науковиця розповіла, що ключем до редагування геному став Cas9 (CRISPR-associated protein) — представник групи білків, що завдяки послідовностям CRISPR розпізнає гени вірусу й допомагає деактивувати шкідливі послідовності ДНК. Лекторка зауважила, що такий вид білків існує в багатьох бактеріях і постійно еволюціонує. Тож «бактеріальний антивірус» регулярно оновлюється, створює нові й нові версії системи CRISPR. 

Емманюель провела аналогію з вірусом SARS-CoV2 — патогеном, що спричиняє коронавірусну хворобу. Він також постійно мутує та шукає нові способи хакнути нашу імунну систему. Науковиця підсумувала, що протягом всієї еволюції між бактеріями й вірусами триває гонка озброєнь, за якою зараз дослідники отримали змогу спостерігати.

Вся ця система пошуку та знешкодження вірусного геному отримала назву генетичних ножиць. Після її відкриття Емманюель Шарпантьє та Дженніфер Даудна розпочали експерименти з відтворення природної моделі CRISPR-Cas9 у лабораторних умовах і подальшого її використання на практиці.

Як система CRISPR-Cas9 дозволила редагувати геном?

Коли команді науковиць нарешті вдалося штучно розрізати молекулу ДНК генетичними ножицями, дослідниці взялися до спрощення цієї системи для більш практичного її використання. Вони сполучили tracrРНК ще з одним типом РНК і так утворили новий — гід-РНК. Завдання цієї сполуки — знаходити ділянку ДНК, де потрібно зробити надріз, законектитися з нею і таким чином проводити туди Cas9. Відтак білок виконує свою природну функцію — розрізає сполуки. 

Таким чином, вчені отримали практично універсальний і досить простий інструмент для редагування генів. Він дозволяє вносити корективи в геном рослин, тварин і людей. Відкриття цього механізму дозволило вченим з усього світу розпочати роботу над способами попередження й лікування генетичних захворювань.

Попереду ще багато цікавих лекцій! 

Посилання на форми реєстрації шукай на сайті МАН у розділі «Наукові івенти» ➡️ https://man.gov.ua/events

І читай найцікавіше з інших лекцій серії ➡️

Про світлодіоди, шлях до «Нобелівки» та мрії: конспект лекції фізика Хіросі Амано

Про мозок, навчання уві сні та саморозвиток у складні часи: конспект лекції Барбари Оклі

Про пам’ять, орієнтацію у просторі та лікування хвороби Альцгеймера: конспект лекції Мей-Брітт Мозер

Фейки про рослин-мутантів, користь від ГМО і небезпека їхньої заборони: конспект лекції Річарда Джона Робертса

Про нейтрино та історію дослідження цієї частинки: конспект лекції Шелдона Лі Ґлешоу

Про вивчення нейронів, дослідження неврологічних хвороб і різницю між мозком і комп’ютером: конспект лекції Едварда Мозера

Про нейтрино, таємниці осциляцій і нові закони Всесвіту: конспект лекції Такаакі Кадзіти

Про аквапорини, важливість їх дослідження та єднання націй через науку: конспект лекції Пітера Егра

Про мову генів, РНК-інтерференцію та сортування фейків: конспект лекції Крейга Мелло

Про вірусні ідеї, біологію наукового прогресу та головну мотивацію для вчених: конспект лекції Джорджа Сміта

Про шлях до «Нобелівки» з хімії, заморожування біомолекул і вивчення коронавірусу: конспект лекції Йоахіма Франка
Про моделювання молекул, органокаталіз і майбутнє медицини: конспект лекції Девіда Макміллана

Про «непотрібні» знання та секрети наукового мислення: конспект лекції Мартіна Чалфі

Про важливість занять наукою й алгоритми вдумливого навчання: конспект лекції Ліланда Гартвелла

Про соціальну відповідальність бізнесів і навіщо вона потрібна: конспект лекції Олівера Гарта

Про гравітаційні хвилі та чорні діри: конспект лекції Райнера Вайса

Про війну росії проти свободи в Україні, Казахстані й Ірані: конспект лекції Ширін Ебаді

Про пошук покликання, соціальні експерименти та боротьбу з бідністю у світі: конспект лекції Естер Дюфло

Про волатильність, глобальне потепління та його вплив на економіку: конспект лекції Роберта Енґла ІІІ

Про причини хвороби Паркінсона та науки, що допоможуть у лікуванні: конспект лекції Ренді Шекмана