Картинка днк: Картинки ДНК (30 фото) • Прикольные картинки и позитив

Кислота, расширившая горизонты – Алексей Алексенко – Наука и технологии – Материалы сайта – Сноб

1. На что похожа ДНК?

Когда в глупых фантастических фильмах ученые смотрят в микроскоп и видят там ДНК, на экране их суперкомпьютера сразу возникает трехмерная, красиво подсвеченная картинка двойной спирали. Вроде вот этой.

Фото: Shutterstock

Такой романтизированный образ ДНК возникает не только у невежд: даже студенты-биологи, впервые приходя в молекулярную лабораторию (вроде автора этих строк в 1982 году) рассчитывают увидеть нечто похожее. На самом деле они видят прозрачную жидкость в пробирке. Это поначалу страшно разочаровывает.

Фото: Shutterstock

В обычной концентрации (около 1 миллиграмма на пол чайной ложки) раствор ДНК выглядит как водичка, если замесить погуще — скорее похоже на глицерин, еще добавить — будут сопли или студень. Красивой ДНК становится в том случае, если осадить ее, добавив спирт. Это происходит вот так:

Осадок ДНК, плавающий в жидкости этакой галактической соплей, со звездочками-пузырьками, впервые намекает студенту, что в этой штуке есть что-то мистическое. В сопле, показанной на этой картинке, может быть порядка миллиграмма ДНК.

Фото: Gravitywave/Flickr

Люди, снимающие фильмы о науке, галактическими соплями себя не ограничивают. Обычно в таких фильмах показывают девушку в белом халате, которая капает пипеткой что-то синенькое.

Фото: Shutterstock

Девушка добавила в пробирки краситель не для того, чтобы покрасоваться перед телевизионщиками: просто таким образом ей удобнее наносить прозрачные пробы ДНК на прозрачный студень-мармелад, чтобы разделить молекулы электрическим напряжением. Это тоже красиво и тоже нередко попадает в кадры телевизионного научпопа.

Фото: Wikipedia

В более серьезных фильмах показывают часто не саму ДНК, а то, что попадает в руки ученых из прибора-секвенатора (это тот самый прибор, который, как говорится, «расшифровывает гены»). Этот продукт выглядит так.

Когда автор этих строк был молод и свеж, а умные приборы еще не были изобретены, расшифрованные гены выглядели по-другому: вот так.

Фото: cse.dmu.ac.uk

Это почти все картинки с ДНК, которые мы хотели вам сегодня показать.

Осталась всего одна — та самая рентгенограмма, рассматривая которую, Уотсон и Крик сделали свое открытие 21 февраля 1953 года.

2. Что открыли Уотсон и Крик в 1953 году?

Уотсон и Крик не только угадали, как устроена ДНК, но и создали ей — просто в силу своего редкостного тщеславия — исключительный пиар. О том, что ДНК — наше все, знают даже те, кто не слишком уверен в вымышленности образов лешего и кикиморы. Нет, наверное, более знаменитой химической молекулы. Ну скажите, какой еще термин из химии так широко используется метафорически, как, например, в завораживающе бессмысленной фразе «Море — ДНК бренда Panerai»?

На самом деле Уотсон и Крик не открывали ДНК — про такую молекулу* наука знала и до них. Было известно и то, что эта загадочная штука — носитель наследственности. Знали, что ДНК — это цепочка молекул сахара, соединенных через атом фосфора, причем к каждому сахару приделано азотистое основание, одно из четырех. Знали даже, что ДНК имеет форму спирали.

А 21 февраля 1953 года Уотсону пришло в голову всего одно уточнение: рисуя на бумаге формулы азотистых оснований так или этак, он вдруг сообразил, что их пары очень точно подходят друг к другу. Аденин (А) будто создан, чтобы быть рядом с тимином (Т). Гуанин (Г) прекрасно подходит к цитозину (Ц).

Это сразу придало смысл и спирали, — конечно, она должна быть двойной, а не тройной, как думали эти ребята раньше, — и тому странному факту, что пропорции А и Т, Г и Ц в препаратах ДНК всегда были равны. Появился смысл у странных пятен сверху и снизу на рентгенограмме — конечно, это стопки плоских молекул азотистых оснований, развешенных вдоль сахарного каркаса. А еще это придало смысл всей жизни на земле: именно так, через спаривание азотистых оснований, эта самая жизнь могла бы размножаться.

Уотсон и Крик были странной парой. Первый — 28-летний доктор биологии на (не слишком блестящем) старте карьеры. Второй — возрастной (уже на четвертом десятке) аспирант, чья предыдущая карьера в физике была прервана мировой войной. Оба были чудовищно амбициозны, но уотсоновское тщеславие еще было легкомысленным, а вот Крик уже просто не мог позволить себе третью попытку. Именно благодаря Френсису Крику человечество запомнило не только тот день (28 февраля), когда ученые объявили о своем открытии в кабачке под названием «Орел», а самую дату первого уотсоновского озарения. Он сразу понял, что именно открыл его младший по возрасту и старший по карьере коллега.

«Мы хотели бы предложить вариант структуры для солей дезоксирибозной нуклеиновой кислоты» — так скромно начинается та самая статья в Nature, оригинальные оттиски которой сейчас продаются за $17 000 (а с автографом Крика или Уотсона – не дешевле сотни тысяч).

Дальше там, правда, авторы упомянули и о том, что, по их мнению, они разгадали тайну жизни. Эта фраза звучит так: «От нашего внимания не ускользнул тот факт, что специфическое спаривание, которое мы постулировали, естественно предполагает и возможный механизм копирования генетического материала». Вот в такой деликатной форме ученые сообщают миру о том, что схватили Бога за бороду.

3. ДНК в Российской Федерации

Недавно по интернету пробежала информация о том, как легко и просто у себя дома выделить ДНК из собственной слюны, которая восходит к англоязычному оригиналу. Дорогие читатели! Таким способом ДНК выделить нельзя (хотя бы потому, что в слюне ее ничтожно мало). Таким способом вы получите полисахариды**, которых в слюне полно. Мы уже упомянули выше, что ДНК — это в принципе тоже полисахарид, но полисахарид полисахариду рознь.

На этом примере видно, что тема ДНК в массовом сознании пока не раскрыта.

Со времен открытия Уотсона и Крика идет седьмой десяток лет, но в научных (!) журналах по-прежнему публикуются статьи наподобие вот этой. Читатель-биолог сразу увидит комический аспект публикации. Для остальных объясним, что в этой работе башкирские ученые рассказывают о том, как выделять ДНК из разных объектов (вроде волос и слюны) для целей криминалистики. Интрига раскрывается в конце: то, что они выделили, похоже, вовсе не является ДНК, хотя вопросы начинают возникать уже при рассматривании таблицы на первой странице работы — слишком уж много чего-то непонятного выделилось у ребят из 0,8 мл слюны.

Если нашего уважаемого читателя осудят за убийство на основании анализа ДНК и эксперт-криминалист будет ссылаться на работу ученых Башкирского университета, знайте, что вас подставили. Хоть это вам вряд ли поможет. Сидя на нарах, вы можете утешаться мыслью, что наука движется вперед. А главное событие, предопределившее ваши неурядицы, произошло 21 февраля 1953 года, когда Джеймс Уотсон и Френсис Крик разгадали важную тайну жизни.

ПРИМЕЧАНИЯ

* Знала, хоть и называла ее по-разному. В самой статье Уотсона и Крика они называли ее «дезоксирибозной нуклеиновой кислотой», а их коллеги-рентгеноструктурщики, чьи статьи опубликованы в том же номере Nature, величали героиню «дезоксипентозной нуклеиновой кислотой».

** В комплексе с белками. Вот этот конкретный, из слюны, называется муцин.

ДНК-микроскопия • Дмитрий Кнорре • Научная картинка дня на «Элементах» • Биология

Это изображение смешанной культуры клеток, в которой одни клетки экспрессируют зеленый флуоресцентный белок, а другие — красный, получено без применения микроскопа. Пространственное положение отдельных клеток определялось с помощью секвенирования нуклеотидных последовательностей. Новый метод получил название ДНК-микроскопия.

Микроскоп — ключевой инструмент для анализа пространственной организации клеток — давно стал символом биологии. Но недавно удалось реконструировать изображения эукариотических клеток, обойдясь вообще без микроскопа. Вместо этого ученые использовали возможности современного высокопроизводительного секвенирования — определения последовательности нуклеотидов сразу в огромном количестве цепочек ДНК. Им удалось «записать» информацию о взаимном расположении молекул матричных РНК (мРНК) этих клеток в последовательности ДНК, а затем, прочитав последовательности этих ДНК, расшифровать исходную информацию о положении клеток в пространстве.

Моделью для исследования послужила культура клеток аденокарциномы молочной железы человека. Первым делом клетки зафиксировали раствором формальдегида: формальдегид индуцирует образование кросс-сшивок (см. Cross-link) между макромолекулами и предотвращает их диффузию. В таком препарате клетки и содержащиеся в них макромолекулы сохраняли свое исходное взаимное расположение.

В качестве объекта для наблюдения были выбраны не ДНК, а мРНК. Такой выбор был связан с тем, что мРНК занимает почти весь объем клетки, а ДНК содержится только в ядре и митохондриях. (Для удобства из всех типов мРНК, содержащихся в клетке, были выбраны четыре мРНК, концентрация которых в клетке высока.) Ученые провели обратную транскрипцию и на основе мРНК получили двуцепочечную комплементарную ДНК (кДНК). Чтобы поставить обратную транскрипцию, ученые использовали праймеры (короткие фрагменты нуклеиновой кислоты, служащие в качестве затравки для синтеза цепи), сконструированные особым образом. Каждый праймер состоял из двух частей — детерминированной последовательности нуклеотидов, нужной для старта реакции обратной транскрипции, и вариабельной последовательности нуклеотидов, уникальной для каждого праймера. Таким образом, каждая отдельная молекула кДНК не только содержала информацию об исходной последовательности мРНК, но и получила свой уникальный «штрихкод» (Unique molecular identifier, UMI).

После этого полученную кДНК амплифицировали (делали копии) с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Положение исходных мРНК было зафиксировано в препарате, однако копии кДНК уже имели возможность диффундировать от этой точки в пространстве. Фактически, в данном препарате происходило два процесса — образование новых копий кДНК и их постепенная диффузия от своего изначального местоположения. Таким образом формировались пространственные градиенты концентраций молекул кДНК с уникальными UMI с максимумом концентрации в точке положения уникальной молекулы мРНК. Авторы метода подобрали такие условия, чтобы получившиеся молекулы кДНК с уникальными штрихкодами могли последовательно соединяться друг с другом, если оказались рядом.

В результате получались молекулы ДНК, содержащие штрихкоды (UMI) сразу от двух разных молекул кДНК. При этом шансы оказаться сшитыми последовательно друг с другом были больше у молекул кДНК, расположенных близко друг к другу в пространстве. Таким образом, чем ближе были молекулы кДНК (а следовательно, и исходные молекулы мРНК), тем больше «сдвоенных» молекул получалось в результате поставленных реакций. Полученную смесь молекул собирали в одну общую пробирку — на этом этапе вся пространственная информация уже была записана в ДНК. Далее ученые секвенировали полученные ДНК и рассчитывали относительное число каждой пары штрихкодов (UMI). На основании этой информации реконструировали наиболее вероятное исходное положение клеток с помощью специально разработанного математического подхода.

Чтобы продемонстрировать, что метод работает, ученые смешали две культуры клеток. Одна культура клеток экспрессировала красный флуоресцентный белок, а другая — зеленый. Использование флуоресцентных белков позволяло следить за клетками традиционными методами флуоресцентной микроскопии.

Для данной смеси культур клеток разработанный метод ДНК-микроскопии позволил получить изображение сразу от четырех разных источников — матричных РНК, кодирующих белок актин (ACTB), фермент глицеральдегид-фосфат дегидрогеназу (GAPDH), зеленый и красный флуоресцентные белки. Актин и глицеральдегид-фосфат дегидрогеназа — жизненно-необходимые белки, и их мРНК присутствуют во всех клетках. В то же время мРНК зеленого флуоресцентного белка содержалась только в одной, а мРНК красного — только в другой культуре клеток. Полученное изображение показывает, что реконструированные сигналы (предсказанное положение в пространстве, которое отображается интенсивностью цвета на рисунке) от флуоресцентных белков пространственно совпадают с сигналами от актина и GAPDH, но расходятся друг с другом. Это значит, что метод позволяет различить отдельные клетки.

С помощью ДНК-микроскопии на данный момент удалось разрешить лишь отдельные клетки (причем две плотно прилегающие друг к другу клетки различить невозможно), но не внутреннюю организацию клетки. Таким разрешением сейчас никого не удивишь: современными методами флуоресцентной микроскопии можно определять внутриклеточное положение отдельных молекул и наблюдать за ними (см. видео). Поэтому ДНК-микроскопия пока что представляет собой лишь доказательство принципа, что такой подход вообще возможен.

Однако у такого подхода есть и потенциальные преимущества. Стандартные методы флуоресцентной микроскопии позволяют наблюдать одновременно за двумя-тремя, редко больше восьми, разными типами объектов. Для этого используют флуоресцентные белки и флуоресцентные зонды с различающимся спектром, которые можно отличить, подобрав на микроскопе соответствующий набор цветовых фильтров (например, есть метод флуоресцентной гибридизации in situ, адаптированный для различения восьми разных микроорганизмов). Однако использование одновременно большого количества флуорофоров затруднено, так как при увеличении их числа становится всё труднее отличать их друг от друга. В то же время ДНК-микроскопия в перспективе может дать информацию о пространственном положении одновременно тысяч разных РНК — этот подход не зависит от оптических систем и, следовательно, не имеет таких ограничений.

Изображение из статьи J. A. Weinstein, 2019. DNA Microscopy: Optics-free Spatio-genetic Imaging by a Stand-Alone Chemical Reaction.

Дмитрий Кнорре

Хранение биоортогональной информации в л-ДНК с высокой точностью зеркального отображения ДНК-полимеразы Pfu

• Артикул
• Опубликовано: 29 июля 2021 г.

• Чуяо Фан
  ORCID: orcid.org/0000-0002-4999-7759 ^{1 na1} ,
• Цян Дэн ^{1 na1} и
• Тинг Ф. Чжу
  ORCID: orcid.org/0000-0003-0897-0303 ¹  

Природные биотехнологии
том 39 , страницы 1548–1555 (2021)Процитировать эту статью

• 17 тыс. обращений

• 19 цитирований

• 690 Альтметрический

• Сведения о показателях

Предметы

• Биотехнология
• Хранение информации

Abstract

Природная ДНК тщательно разработана для хранения генетической информации. Хирально инвертированная l-ДНК, обладающая такой же информационной емкостью, но устойчивая к биодеградации, может служить надежным хранилищем биоортогональной информации. Здесь мы химически синтезируем 9ДНК-полимераза 0 кДа с высокой точностью зеркального отображения Pfu , которая обеспечивает точную сборку гена зеркального отображения размером в тысячу оснований. Мы используем полимеразу, чтобы закодировать в l-ДНК абзац Луи Пастера 1860 года, в котором впервые был предложен зеркальный мир биологии. Мы реализуем хиральную стеганографию, встраивая химерную ключевую молекулу д-ДНК/л-ДНК в библиотеку хранения д-ДНК, которая передает ложное или секретное сообщение в зависимости от хиральности чтения. Кроме того, мы показываем, что следовое количество штрих-кода l-ДНК, сохранившееся в воде из местного пруда, остается амплифицируемым и секвенируемым в течение 1 года, тогда как штрих-код d-ДНК в тех же условиях не может быть амплифицирован через 1 день. Эти молекулярные инструменты следующего поколения с зеркальным отображением могут преобразовать разработку передовых биологических систем с зеркальным отображением и проложить путь к реализации центральной догмы зеркального отображения и исследованию их приложений.

Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение

Соответствующие статьи

Статьи открытого доступа со ссылками на эту статью.

• Направленная эволюция и отбор биостабильных аптамеров l-ДНК с помощью зеркальной ДНК-полимеразы

  • Цзи Чен
  • , Менгин Чен
  •  и Тинг Ф. Чжу

  Природные биотехнологии
  Открытый доступ
  06 июня 2022 г.

Варианты доступа

Подписаться на журнал

Получить полный доступ к журналу на 1 год

99,00 €

всего 8,25 € за выпуск

Подписаться

Расчет налогов будет завершен во время оформления заказа.

Купить статью

Получите ограниченный по времени или полный доступ к статье на ReadCube.

32,00 $

Купить

Все цены указаны без учета стоимости.

Рис. 1: Синтетические природные и зеркальные Pfu ДНК-полимеразы. Рис. 2: Сборка генов зеркального отображения с помощью зеркального изображения Pfu ДНК-полимераза. Рис. 3: Хранение информации о зеркальном отображении ДНК. Рис. 4: Хиральная стеганография. Рис. 5: Зеркальное отображение ДНК-штрих-кодирования проб воды из окружающей среды.

Доступность данных

Данные, подтверждающие результаты этого исследования, доступны в документе и его дополнительной информации. Данные метагеномного секвенирования доступны в Национальном центре биотехнологической информации под номером биопроекта PRJNA707266.

Ссылки

1. Пастер, Л. Исследования молекулярной асимметрии натуральных органических продуктов (Société Chimique de Paris, 1860) Переиздание № 14 (Alembic Club, 1905).

2. Wang, Z., Xu, W., Liu, L. & Zhu, T. F. Синтетическая молекулярная система, способная к зеркальной генетической репликации и транскрипции. Нац. хим. 8 , 698–704 (2016).

   КАС
   пабмед

   Google ученый

3. Пеплоу, М. Зеркальный фермент копирует зеркальную ДНК. Природа 533 , 303–304 (2016).

   КАС
   пабмед

   Google ученый

4. Пеплоу М. Разговор с Тин Чжу. АКЦ Цент. науч. 4 , 783–784 (2018).

   КАС
   пабмед
   ПабМед Центральный

   Google ученый

5. «>

   Beaucage, S.L. & Caruthers, MH. Дезоксинуклеозидфосфорамидиты — новый класс ключевых промежуточных соединений для синтеза дезоксиполинуклеотидов. Тетраэдр Летт. 22 , 1859–1862 (1981).

   КАС

   Google ученый

6. Лю, Ю. и др. Синтез и применение РНК с позиционно-селективным мечением и мозаичным составом. Природа 522 , 368–372 (2015).

   КАС
   пабмед
   ПабМед Центральный

   Google ученый

7. Меррифилд, Р. Б. Твердофазный пептидный синтез. 1. Синтез тетрапептида. Дж. Ам. хим. соц. 85 , 2149–2154 (1963).

   КАС

   Google ученый

8. Доусон П., Мьюир Т., Кларк-Льюис И. и Кент С. Синтез белков путем нативного химического лигирования. Science 266 , 776–779 (1994).

   КАС
   пабмед

   Google ученый

9. «>

   Ян, Л. З. и Доусон, П. Е. Синтез пептидов и белков без остатков цистеина путем нативного химического лигирования в сочетании с десульфурацией. Дж. Ам. хим. соц. 123 , 526–533 (2001).

   КАС
   пабмед

   Google ученый

10. Клык, Г.-М. и другие. Химический синтез белков лигированием гидразидов пептидов. Анжю. хим. Междунар. Эд. англ. 50 , 7645–7649 (2011).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

11. Milton, R., Milton, S. & Kent, S. Общий химический синтез D-фермента: энантиомеры протеазы ВИЧ-1 демонстрируют взаимную хиральную субстратную специфичность. Наука 256 , 1445–1448 (1992).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

12. Zawadzke, L.E. & Berg, J.M. Рацемический белок. Дж. Ам. хим. соц. 114 , 4002–4003 (1992).

    КАС

    Google ученый

13. Вайншток, М. Т., Якобсен, М. Т. и Кей, М. С. Синтез и сворачивание фермента зеркального отображения выявляют двустороннюю шаперонную активность. Проц. Натл акад. науч. США 111 , 11679–11684 (2014).

    КАС
    пабмед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

14. Виноградов А. А., Эванс Э. Д. и Пентелуте Б. Л. Общий синтез и биохимическая характеристика барназы зеркального отображения. Хим. науч. 6 , 2997–3002 (2015).

    КАС
    пабмед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

15. Сюй В. и др. Полный химический синтез термостабильного фермента, способного к полимеразной цепной реакции. Сотовый Дисков. 3 , 17008 (2017).

    ПабМед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

16. «>

    Jiang, W. et al. Зеркальная полимеразная цепная реакция. Сотовый Дисков. 3 , 17037 (2017).

    КАС
    пабмед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

17. Печ, А. и др. Термостабильная d-полимераза для зеркальной ПЦР. Рез. нуклеиновых кислот. 45 , 3997–4005 (2017).

    КАС
    пабмед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

18. Hartrampf, N. et al. Синтез белков с помощью автоматизированной проточной химии. Наука 368 , 980–987 (2020).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

19. Ван, М. и др. Зеркальная транскрипция генов и обратная транскрипция. Chem 5 , 848–857 (2019).

    КАС

    Google ученый

20. Lamarche, B. J., Kumar, S. & Tsai, MD. ДНК-полимераза X вируса АЧС чрезвычайно подвержена ошибкам в различных условиях анализа и в различных контекстах последовательностей ДНК. Биохимия 45 , 14826–14833 (2006).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

21. Линг, Х., Будсок, Ф., Вудгейт, Р. и Ян, В. Кристаллическая структура ДНК-полимеразы Y-семейства в действии: механизм подверженной ошибкам и обходной репликации. Cell 107 , 91–102 (2001).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

22. Boudsocq, F., Iwai, S., Hanaoka, F. & Woodgate, R. Sulfolobus solfataricus ДНК-полимераза P2 IV (Dpo4): архейная DinB-подобная ДНК-полимераза со свойствами обхода повреждений, сходными с эукариотическими полη. Рез. нуклеиновых кислот. 29 , 4607–4616 (2001).

    КАС
    пабмед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

23. «>

    Cline, J., Braman, J.C. & Hogrefe, H.H. Точность ПЦР ДНК-полимеразы Pfu и других термостабильных ДНК-полимераз. Рез. нуклеиновых кислот. 24 , 3546–3551 (1996).

    КАС
    пабмед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

24. Тан, С. и др. Практический химический синтез атипичных цепей убиквитина с использованием изомера Ub, связанного изопептидом. Анжю. хим. Междунар. Эд. англ. 56 , 13333–13337 (2017).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

25. Сан, Х. и Брик, А. Путь к полному химическому синтезу белка массой 53 кДа. Согл. хим. Рез. 52 , 3361–3371 (2019).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

26. Хансен, С. Дж., Ву, Л., Фокс, Дж. Д., Арези, Б. и Хогреф, Х. Х. Спроектированное расщепление домена пальцев ДНК-полимеразы Pfu улучшает включение производного нуклеотида ɣ-фосфата. Рез. нуклеиновых кислот. 39 , 1801–1810 (2011).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

27. Wan, Q. & Danishefsky, S.J. Специфическая десульфурация цистеина на основе свободных радикалов: значительный прогресс в синтезе полипептидов и гликополипептидов. Анжю. хим. Междунар. Эд. англ. 46 , 9248–9252 (2007).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

28. Хайд, К., Джонсон, Т., Оуэн, Д., Кибелл, М. и Шеппард, Р. Некоторые «сложные последовательности» стали проще. Междунар. Дж. Пепт. Белок рез. 43 , 431–440 (1994).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

29. Джонсон Т., Кибелл М. и Шеппард Р. К. N , O -bisFmoc производные N -(2-гидрокси-4-метоксибензил)-аминокислот: полезные промежуточные соединения в синтезе пептидов. Дж. Пепт. науч. 1 , 11–25 (1995).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

30. Zheng, J.S. et al. Надежный химический синтез мембранных белков с помощью общего метода модификации съемного остова. Дж. Ам. хим. соц. 138 , 3553–3561 (2016).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

31. Якобсен, М. Т. и др. Рука помощи в преодолении проблем с растворимостью в химическом синтезе белка. Дж. Ам. хим. соц. 138 , 11775–11782 (2016).

    КАС
    пабмед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

32. Вёр, Т. и др. Псевдопролины как солюбилизирующий и разрушающий структуру метод защиты в синтезе пептидов. Дж. Ам. хим. соц. 118 , 9218–9227 (1996).

    Google ученый

33. «>

    Паскаль Дюми, М. К., Райан, Д. Э., Роведдер, Б., Вёр, Т. и Муттер, М. Псевдопролины как молекулярный шарнир: обратимая индукция цис-амидных связей в пептидных остовах. Дж. Ам. хим. соц. 119 , 918–925 (1997).

    Google ученый

34. Sohma, Y. et al. O -Ацилизопептидный метод» для эффективного синтеза пептидов, содержащих сложные последовательности: использование « O -ацилизодипептидной единицы». Тетраэдр Летт. 47 , 3013–3017 (2006).

    КАС

    Google ученый

35. Коин И. Депсипептидный метод твердофазного синтеза сложных пептидов. Дж. Пепт. науч. 16 , 223–230 (2010).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

36. Kyte, J. & Doolittle, R. F. Простой метод отображения гидропатического характера белка. Дж. Мол. биол. 157 , 105–132 (1982).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

37. Эллингтон А. и Черри Дж. М. Характеристики аминокислот. Курс. протокол Мол. биол. 33 , A.1C.1–A.1C.12 (2001 г.).

38. Фанг, Г. М., Ван, Дж. Х. и Лю, Л. Конвергентный химический синтез белков путем лигирования гидразидов пептидов. Анжю. хим. Междунар. Эд. англ. 51 , 10347–10350 (2012).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

39. Чжэн, Дж. С., Тан, С., Ци, Ю. К., Ван, З. П. и Лю, Л. Химический синтез белков с использованием гидразидов пептидов в качестве заменителей тиоэфира. Нац. протокол 8 , 2483–2495 (2013).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

40. Xiong, A.S. et al. Простой, быстрый, высокоточный и экономичный метод двухэтапного синтеза ДНК на основе ПЦР для длинных последовательностей генов. Рез. нуклеиновых кислот. 32 , e98 (2004 г.).

    ПабМед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

41. Liu, X. & Zhu, TF. Химическое секвенирование ДНК в зеркальном отображении. Cell Chem. биол. 25 , 1151–1156 (2018).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

42. Накамайе К.Л., Гиш Г., Экштейн Ф. и Восберг Х.-П. Прямое секвенирование фрагментов ДНК, амплифицированных полимеразной цепной реакцией, путем включения дезоксинуклеозидных α-тиотрифосфатов. Рез. нуклеиновых кислот. 16 , 9947–9959 (1988).

    КАС
    пабмед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

43. Gish, G. & Eckstein, F. Определение последовательности ДНК и РНК на основе фосфоротиоатной химии. Наука 240 , 1520–1522 (1988).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

44. «>

    Сэнгер Ф., Никлен С. и Коулсон А. Р. Секвенирование ДНК с использованием ингибиторов обрыва цепи. Проц. Натл акад. науч. США 74 , 5463–5467 (1977).

    КАС
    пабмед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

45. Чжан Б. и др. Лигирование растворимых, но нереакционноспособных пептидных сегментов при химическом синтезе Haemophilus influenzae ДНК-лигаза. Анжю. хим. Междунар. Эд. англ. 58 , 12231–12237 (2019).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

46. Weidmann, J., Schnolzer, M., Dawson, P.E. & Hoheisel, J.D. Копирование жизни: синтез ферментативно активной зеркальной ДНК-лигазы из D-аминокислот. Cell Chem. биол. 26 , 645–651 (2019).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

47. Тиссен А., Перес-Родригес П. и Делайе-Арредондо Л. Дж. Математическое моделирование и сравнение распределения белков по размерам у различных видов растений, животных, грибов и микробов выявило отрицательную корреляцию между размером белка и количеством белка. таким образом обеспечивая понимание эволюции протеомов. BMC рез. Примечания 5 , 85 (2012).

    КАС
    пабмед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

48. Zhang, B.C. et al. Химический синтез белков, содержащих 300 аминокислот. Хим. Рез. Подбородок. ун-т 36 , 733–747 (2020).

    КАС

    Google ученый

49. Козенс, К., Пинейро, В.Б., Вайсман, А., Вудгейт, Р. и Холлигер, П. Короткий адаптивный путь от ДНК к РНК-полимеразам. Проц. Натл акад. науч. США 109 , 8067–8072 (2012 г.).

    КАС
    пабмед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

50. «>

    Черч, Г. М., Гао, Ю. и Косури, С. Хранение цифровой информации нового поколения в ДНК. Наука 337 , 1628 (2012).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

51. Goldman, N. et al. На пути к практическому хранению информации с большой емкостью и низкими эксплуатационными расходами в синтезированной ДНК. Природа 494 , 77–80 (2013).

    КАС
    пабмед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

52. Сезе Л., Нивала Дж. и Штраус К. Хранение цифровых данных на молекулярном уровне с использованием ДНК. Нац. Преподобный Жене. 20 , 456–466 (2019).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

53. Матанге, К., Так, Дж. М. и Кеунг, А. Дж. Стабильность ДНК: основное соображение при проектировании систем хранения данных ДНК. Нац. коммун. 12 , 1358 (2021).

    КАС
    пабмед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

54. Паунеску, Д., Фюрер, Р. и Грасс, Р. Н. Защита и снятие защиты ДНК – высокотемпературная стабильность штрих-кодов нуклеиновых кислот для мечения полимеров. Анжю. хим. Междунар. Эд. англ. 52 , 4269–4272 (2013).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

55. Koch, J. et al. Архитектура хранения ДНК вещей для создания материалов со встроенной памятью. Нац. Биотехнолог. 38 , 39–43 (2020).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

56. Уэйд, Д. и др. Антибиотические пептиды, образующие каналы, содержащие все аминокислоты D. Проц. Натл акад. науч. США 87 , 4761–4765 (1990).

    КАС
    пабмед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

57. «>

    Caton-Williams, J., Hoxhaj, R., Fiaz, B. & Huang, Z. Использование нового 5′-региоселективного фосфитилирующего реагента для однореакторного синтеза нуклеозид-5′-трифосфатов из незащищенных нуклеозидов. Курс. протокол нуклеиновая кислота хим. 52 , 1.30.1–1.30.21 (2013).

    Google ученый

58. Хуан Ю.-К. и другие. Легкий синтез гидразида С-концевого пептида и тиоэфира NY-ESO-1 (A39-A68) из Fmoc-гидразин-2-хлортритилхлоридной смолы. Тетраэдр 70 , 2951–2955 (2014).

    КАС

    Google ученый

59. Huang, Y.C. et al. Синтез l- и d-убиквитина методом однореакторного лигирования и безметалловой десульфурации. Химия 22 , 7623–7628 (2016).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

60. Майти, С. К., Джбара, М., Лапс, С. и Брик, А. Эффективное удаление защиты (ацетамидометил)цистеина с помощью палладия в одном сосуде после нативного химического лигирования и/или десульфурации для ускорения химического синтеза белка. Анжю. хим. Междунар. Эд. англ. 55 , 8108–8112 (2016).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

61. Берли С.К. и Петско Г.А. Слабополярные взаимодействия в белках. Доп. Белок хим. 39 , 125–189 (1988).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

62. Лундберг, К. С. и др. Высокоточная амплификация с использованием термостабильной ДНК-полимеразы, выделенной из Pyrococcus furiosus . Ген 108 , 1–6 (1991).

    КАС
    пабмед

    Google ученый

63. Чен С., Чжоу Ю., Чен Ю. и Гу Дж. fastp: сверхбыстрый универсальный препроцессор FASTQ. Биоинформатика 34 , i884–i890 (2018).

    ПабМед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

64. Сегата, Н. и др. Профилирование метагеномного микробного сообщества с использованием уникальных маркерных генов, специфичных для клады. Нац. Методы 9 , 811–814 (2012).

    КАС
    пабмед
    ПабМед Центральный

    Google ученый

Скачать ссылки

Благодарности

Мы благодарим J. Chen, M. Chen, W. Jiang, J. J. Ling, G. Wang, Y. Xu и R. Zhao за помощь в проведении экспериментов, а также W. Jiang, MJ McFall-Ngai, Y. Shi, JW Szostak, HW Wang, E. Winfree и N. Yan за комментарии к рукописи. Т.Ф.З. был поддержан Национальным фондом естественных наук Китая (21925702, 32050178 и 21750005), Цинхуа-Пекинским центром наук о жизни, Фондом Tencent, Пекинским передовым инновационным центром структурной биологии и Пекинским исследовательским центром биологической структуры Frontier. .

Информация об авторе

Примечания автора

1. Эти авторы внесли равный вклад: Chuyao Fan, Qiang Deng.

Авторы и филиалы

1. Школа наук о жизни, Цинхуа-Пекинский центр наук о жизни, Пекинский пограничный исследовательский центр биологической структуры, Пекинский передовой инновационный центр структурной биологии, Центр синтетической и системной биологии, Министерство образования Ключевая лаборатория химии биоорганического фосфора и химической биологии, ключевая лаборатория биоинформатики Министерства образования, Университет Цинхуа, Пекин, Китай

   Chuyao Fan, Qiang Deng & Ting F. Zhu

Авторы

1. Chuyao Fan

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в
   PubMed Google Scholar

2. Qiang Deng

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в
   PubMed Google Scholar

3. Ting F. Zhu

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в
   PubMed Google Академия

Взносы

C.F. провел химический синтез. К.Д. проводил биохимические эксперименты. Все авторы проанализировали и обсудили результаты. Т.Ф.З. разработал и руководил исследованием, а также написал статью.

Автор, ответственный за переписку

Тинг Ф. Чжу.

Заявление об этике

Конкурирующие интересы

Авторы подали предварительную заявку на патент, связанную с этой работой.

Дополнительная информация

Информация о рецензировании Nature Biotechnology благодарит анонимных рецензентов за их вклад в рецензирование этой работы.

Примечание издателя Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Расширенные данные

Расширенные данные Рис.

1 Дизайн мутантного фрагмента Pfu-N.

a , Аминокислотная последовательность мутантного фрагмента Pfu-N с N-концевым His _{6 Метка} и 4 точечных мутации (E102A, E276A, K317G, V367L, в скобках) для введения дополнительных сайтов NCL. Кроме того, 25 остатков изолейцина (подчеркнуты) были заменены для облегчения химического синтеза и снижения затрат на синтез зеркальной версии. Цвета аминокислотных последовательностей соответствуют цветам пептидных сегментов, использованным на панели b. b , Синтетический путь синтеза мутантного фрагмента Pfu-N.

Дополнительные данные Рис. 2 Дизайн мутантного фрагмента Pfu-C.

a , Мутантный фрагмент аминокислотной последовательности Pfu-C с 1 точечной мутацией (I540A, в скобках) для введения дополнительного сайта NCL. Кроме того, 16 остатков изолейцина (подчеркнуты) были заменены для облегчения химического синтеза и снижения затрат на синтез зеркальной версии. Цвета аминокислотных последовательностей соответствуют цветам пептидных сегментов, использованным на панели b. b , Синтетический путь синтеза мутантного фрагмента Pfu-C.

Расширенные данные Рис. 3 Хранение информации ДНК в зеркальном отображении.

a , Дизайн сохраняющих информацию сегментов L-ДНК. Каре, верхний регистр. b , Экспериментальные процедуры хранения информации в зеркальном отображении ДНК.

Дополнительная информация

Дополнительная информация

Дополнительная информация Рис. 1–60 и таблицы 1–7.

Сводка отчетов

Права и разрешения

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Эта статья цитируется

• Направленная эволюция и отбор биостабильных аптамеров l-ДНК с помощью зеркальной ДНК-полимеразы

  • Цзи Чен
  • Мэнъин Чен
  • Тин Ф. Чжу

  Природные биотехнологии (2022)

Решения для секвенирования и массивов для генетических исследований

Исследования

Рак

Микробиология

Агрогеномика

Комплексное заболевание

Клеточная и молекулярная биология

Клинический

Репродуктивное здоровье

Генетические и редкие заболевания

Онкология

Интервью с клиентами

Определение мишеней рака молочной железы с помощью NGS

В рамках проекта «Атлас рака молочной железы» проводится секвенирование более миллиона клеток рака молочной железы с помощью системы NovaSeq 6000.

Читать статью

Опрос клиентов

Использование аналитики для улучшения диагностики рака

Разработка и автоматизация рабочих процессов для анализа, обработки и обмена геномными данными между исследователями и клиницистами.

Читать статью

Видеоролики для клиентов

Применение подхода, ориентированного на геном

Команда HudsonAlpha была новатором в интеграции секвенирования генома в медицину. Узнайте, почему геномы были в центре их видения…

Посмотреть видео

Посмотреть больше интервью
Смотрите больше видео

Обучение и вебинары

Узнайте о последних открытиях в области геномики, сделанных учеными Illumina, или найдите вебинары и бесплатные курсы, чтобы получить максимальную отдачу от своих экспериментов

Исследуйте DiscoveriesView
ВебинарыПросмотреть
Курсы

Рекомендованный инструмент

Выбор набора

Фильтр по микробиологии, онкологическим исследованиям и т. д. Сравните и корзину продуктов.

Найдите правильный комплект

Popular Tools

• Панель управления MyIllumina Customer Dashboard

  Войти или узнать больше

• Селектор набора для подготовки библиотеки и массива

  Инструмент запуска

• Концентратор секвенирования BaseSpace

  Войти или узнать больше

• Селектор пользовательского протокола

  Протокол сборки

• DesignStudio Custom Assay Designer

  Войти или узнать больше

Дополнительные инструменты

Избранные новости

Illumina стала центром китайской геномной индустрии

Объявленные партнерские отношения и соглашения, подписанные на China International Import Expo 2022, открывают ключевые возможности для роста

Прочитать статью

Дата	Титул
15 ноября 2022 г.	Illumina проведет веб-трансляцию предстоящих конференций инвесторов
8 ноября 2022 г.	Illumina продвигает инновации в области геномики в Эмиратах с помощью нового современного центра решений
3 ноября 2022 г.	Illumina сообщает финансовые результаты за третий квартал 2022 финансового года

Посмотреть все пресс-релизы

Дата	Публикация	Титул
13 июля 2022 г.	Деловой еженедельник	Пионер в области лечения рака яичников опирается на успех Illumina Accelerator
28 июня 2022 г.	Сеть генома	Illumina инвестирует в британский венчурный фонд Genomics, связанный с программой Startup Accelerator
28 июня 2022 г.