Учёные впервые «урезали» генетический код живой бактерии: ИИ помог переписать ключевые белки рибосомы без одной из 20 аминокислот

Команда из Колумбийского и Гарвардского университетов показала, что бактерия E. coli может частично функционировать без одной из базовых аминокислот генетического кодаГенетический код считается одной из самых устойчивых и универсальных систем в биологии. Почти все живые организмы на Земле используют одинаковую «схему»: триплеты ДНК кодируют 20 стандартных аминокислот, из которых собираются белки. Незначительные вариации существуют, но радикальных исключений в природе практически нет, из-за чего считается, что этот код сформировался ещё у последнего общего предка.Несмотря на это, происхождение генетического кода остаётся одной из ключевых нерешённых проблем биологии. Большинство гипотез предполагает, что ранние формы жизни использовали упрощённый набор аминокислот и постепенно «расширяли свой код». Чтобы проверить подобные сценарии, исследователи из Колумбийского и Гарвардского университетов попытались сделать обратный шаг — сократить современный генетический код.Их целью стало понять, можно ли убрать одну из 20 стандартных аминокислот и при этом сохранить жизнеспособность клетки. В качестве кандидата выбрали изолейцин — гидрофобную аминокислоту, структурно близкую к лейцину и валину. Все три вещества часто взаимозаменяемы в белках.Выбор изолейцина был не случайным. Анализ генома Escherichia coli («кишечной палочки») показал, что именно он чаще других заменяется на другие аминокислоты в эволюционно близких белках у разных видов. Это делало его наиболее вероятным кандидатом на «удаление» с точки зрения биологической устойчивости системы.Источник: Steven McDowell / Science Photo LibraryОднако сразу переписать весь геном бактерии оказалось невозможно: в E. coli около 4500 генов, и одновременные изменения почти гарантированно привели бы к гибели клетки. Поэтому исследователи начали с малого — с набора из 36 жизненно важных генов, в которых изолейцин заменяли на валин.Результаты оказались неоднозначными. В части случаев бактерии погибали, но примерно половина модифицированных генов продолжала работать. В ряде белков можно было заменить до десятков позиций изолейцина без критических последствий, хотя рост клеток в таких условиях обычно замедлялся.Следующим этапом стал один из самых сложных элементов клетки — рибосома. Это молекулярная машина, которая «считывает» РНК и собирает из аминокислот белки. Её структура включает десятки белков и молекул РНК, тесно взаимодействующих друг с другом, что делает систему крайне чувствительной к любым изменениям.Исследователи начали с тестирования 50 рибосомных белков, заменяя в них изолейцин на валин. Лишь часть из них сохраняла работоспособность без существенных проблем. Для остальных использовали модели глубокого обучения, которые предлагали альтернативные последовательности аминокислот, исключающие изолейцин.После нескольких циклов оптимизации с участием разных ИИ-систем удалось получить жизнеспособные варианты большинства белков. В сложных случаях алгоритмы дополнительно пересматривали структуру соседних аминокислот, компенсируя изменения в пространственной конфигурации белка.Кульминацией эксперимента стала попытка переписать весь малый субъединичный блок рибосомы. Он включает 21 белок, расположенных в одном компактном участке генома. Учёные последовательно заменяли гены группами, наблюдая за жизнеспособностью клетки.Постепенно система начинала «ломаться»: при замене большинства белков рост замедлялся, а при попытке изменить почти весь комплекс клетки погибали. Однако при сохранении одного ключевого белка — rplW — бактерии оставались жизнеспособными и могли расти, хоть и примерно на 30–40% медленнее обычного уровня.Этот белок оказался узким местом всей конструкции. ИИ-модели предложили для него сложные структурные изменения, включая удаление участков цепи, но такие модификации конфликтовали с другими изменениями в системе. В итоге исследователям пришлось перебрать множество комбинаций вручную, пока не был найден рабочий вариант.Примечательно, что модифицированная система оказалась устойчивой: даже после 400 поколений бактерии не «вернули» изолейцин обратно в рибосомные белки, несмотря на сильное эволюционное давление. Однако скорость роста оставалась сниженной — примерно до 60–70% от нормальной.Авторы подчёркивают, что без ИИ-инструментов такие изменения были бы практически невозможны. Модели не только предлагали последовательности белков, но и проверялись структурными предсказаниями, включая AlphaFold 2. При этом разные алгоритмы иногда давали противоречивые решения, и причины этих расхождений пока что остаются неясными.В то же время исследование показало ограниченность современных моделей: они способны находить рабочие решения, но не объясняют, почему именно эти решения эффективны. В некоторых случаях ИИ даже предлагал радикальные перестройки вторичной структуры белков, последствия которых трудно интерпретировать биологически.Учёные рассматривают эти результаты как первый шаг к экспериментальному моделированию «альтернативной биохимии» — систем, где жизнь может функционировать с сокращённым набором аминокислот. Однако пока что неизвестно, можно ли довести такой организм до полной жизнеспособности без потери эффективности.

Сообщает www.ixbt.com

Опубликовано: 19:16, 04.05.2026

Новость из рубрики: Политика

Поделиться новостью: Поделиться новостью в Facebook Поделиться новостью в Twittere Поделиться новостью в VK Поделиться новостью в Pinterest Поделиться новостью в Reddit

Топ новости часа

05:17, 27 Июл Учёные впервые увидели запуск репликации ДНК в живой клетке и нашли молекулярный механизм расплетения генома Начальное плавление ДНК зафиксировали с точностью до пары основанийУчёные впервые смогли в деталях проследить процесс запуска репликации ДНК внутри ж...

06:16, 09 Авг Ученые МГУ обнаружили белок, помечающий рибосомы для уничтожения В пресс-службе Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова сообщили, что ученые НИИ физико-химической биологии имени А. Н. Белоз...

13:51, 10 Мар Сияние Зрения: Бесплатная Диагностика для Женщин к 8 Марта Весна приходит не только с теплом и цветением, но и с особым вниманием к женщинам, их здоровью и самочувствию. Московская Офтальмологическая Клиника ...

10:16, 10 Сен Ученые соотнесут генетический профиль Донского с родом Рюриковичей Генетический профиль святого великого князя Дмитрия Донского будет соотнесен с родом Рюриковичей. Об этом в интервью РИА Новости рассказал врио дирек...

17:50, 22 Июл İqtisadiyyatda isə tikinti sektoru sürətlə inkişaf etdi. Yeni yaşayış kompleksləri tikildi və bu, mənzil problemini həll etməyə kömək oldu. Təhsil sahəsində innovativ proqramlar başladıldı, məktəblərə müasir avadanlıqlar gətirildi. Bryansk vilayəti mühüm inkişaf mərhələsini yaşadı. Yanvar ayının əvvəllərində bölgənin paytaxtı Bryansk şəhərində yeni sənaye zonası açıldı və bu, mi...

09:16, 31 Июл Российские ученые нашли генетический маркер для отбора жирномолочных коров В пресс-службе Казанского государственного аграрного университета сообщили, что ученые вуза обнаружили связь между вариантами гена пролактина и молоч...

17:16, 19 Авг Российские ученые выявили белки-маркеры для ранней диагностики болезней печени Ученые Сколтеха и НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова нашли в крови мышей белки-маркеры, которые в перспективе позволят выявлять болезни печени на ранней...

16:16, 04 Сен Учёные научились проектировать белки, которых нет в природе: новый шаг к созданию лекарств Представьте, что клетка — это гигантский мегаполис, где всё работает на взаимодействии тысяч разных белков. Они не просто плавают в цитоплазме, а соб...

03:16, 12 Сен Российские ученые обнаружили в печени камчатского лосося белки, обезвреживающие тяжелые металлы Молодь камчатского лосося (или камчатской мальмы) сумела приспособиться к жизни в реках вулканических районов Камчатки, где вода от природы перенасыщ...

10:16, 06 Июл Российские ученые поняли, почему белки, вызывающие болезнь Паркинсона, устойчивы к иммунитету Исследователи Института цитологии Российской академии наук (ИНЦ РАН) нашли причину устойчивости к иммунитету амилоидных фибрилл, накапливающихся в ор...

19:16, 05 Июл Ученые обнаружили, что не все "хорошие" бактерии одинаково полезны Не все продукты с пробиотиками одинаково полезны, даже если на упаковке указано одно и то же название бактерии. К такому выводу пришли ученые из Коре...

12:16, 10 Сен Ученые МГУ нашли бактерии, ускоряющие рост железомарганцевых конкреций Исследователи Института океанологии РАН, Института микробиологии РАН, Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова и их коллеги о...

04:16, 05 Июл Ученые установили бактерии, которые могут разлагать нефть в холодных морях Ученые Дальневосточного федерального университета изучили, какие бактерии способны разлагать нефть в морской среде и как именно они это делают. Оказа...

03:16, 08 Май Живой процессор: учёные создали 3D-интерфейс для прямого объединения электроники с клетками мозга Устройство 3D-MIND позволяет интегрировать гибкие сенсоры внутрь живой нейронной сети, превращая выращенные в лаборатории клетки мозга в энергоэффект...

13:16, 26 Сен Ученые выявили ключевые различия в сексуальном желании мужчин и женщин Сексуальное желание у мужчин и женщин подпитывают разные факторы: для женщин важнее справедливость и равноправие в отношениях, а у мужчин влечение к ...

04:16, 05 Июл ИИ-юрист впервые помог выиграть судебное дело в Англии В Англии впервые зафиксировали успешное судебное разбирательство, в котором значительную часть юридической работы выполнил ИИ-юрист. Речь идет о деле...

05:16, 05 Июл Как хирурги впервые победили боль: история одной операционной комнаты Когда впервые применили наркоз Этот амфитеатр со стеклянным куполом расположили на верхнем этаже Массачусетской больницы неспроста: через купол в ком...

07:16, 26 Сен Все заводы разрушены: Украина впервые за сто лет не выплавила ни одной тонны стали Украина впервые за сто лет не выплавила ни одной тонны стали. Об этом заявил на Форуме экономической устойчивости в Киеве представитель «Метинвеста» ...

13:16, 11 Апр Ученые случайно нашли остров которого нет ни на одной карте Ледокол «Полярштерн» в водах Антарктики Международная экспедиция в море Уэдделла наткнулась на «грязный айсберг», который оказался настоящим скалисты...

11:16, 07 Авг Найден белок-прицел, охотящийся на "плохие" рибосомы Исследователи НИИ физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова в составе науч...

20:16, 10 Окт Российские ученые научили ИИ определять состав вина по одной капле Российские ученые создали систему на основе ИИ, позволяющую быстро определить состав вина по одной капле....

02:16, 10 Сен Иммунитет против рака можно включить одной молекулой? Учёные проверяют сенсационную идею Обычно иммунотерапия рака фокусируется на адаптивном иммунитете: ученые пытаются "разбудить" T-клетки, чтобы те распознали специфические белки опухол...

23:16, 30 Авг Марс оказался «горячее» с одной стороны: ученые обнаружили аномалию в мантии Красной планеты Юг горячее севера на сотни градусов Ученые обнаружили масштабную тепловую асимметрию в недрах Марса. Мантия под южным полушарием планеты может быть н...

03:16, 14 Авг Найдены молекулярные инструменты, которыми археи погружают свои рибосомы в обратимый анабиоз Исследование впервые выявило у архей собственное семейство белков, которое отключает синтез белка и защищает рибосомы во время нехватки питательных в...

11:16, 31 Авг Li Auto L6 в России: скидку урезали на 200 000 рублей Официальный дистрибьютор Li Auto L6 в России изменил условия продажи кроссовера Lixiang L6. Как сообщают «Автоновости дня», размер специального предл...

10:16, 01 Окт В Саратове в 10 раз урезали выплаты семьям погибших и ввели для осужденных В Саратовской области в 10 раз уменьшили выплату членам семей погибших участников СВО. Соответствующее постановление за подписью вице-губернатора Мих...

07:16, 17 Июл Три страны Евросоюза урезали военные расходы в 2025 году Чехия, Венгрия и Румыния оказались государствами Евросоюза, которые уменьшили свои военные ассигнования по итогам 2025 года. Это произошло на фоне об...

04:16, 06 Окт Скидки урезали, цены подняли: два китайских пикапа подорожали в РФ С 1 октября Foton переписал прайсы на два своих пикапа в России – Tunland G9 и Tunland V9. Дороже всех оказалась бензиновая версия V9: с учетом скидк...

23:16, 26 Авг Антрополог предлагает переписать древо человеческого рода Австралийский исследователь из Университета Монаша Иэн Тоул предложил кардинально пересмотреть таксономию гоминин — вымерших прямых предков человека ...

02:16, 01 Авг Учёные впервые приблизились к победе над ВИЧ Препарат «Ленакапавир» показал почти 100% эффективность в профилактике заражения, сообщает федеральное агентство Министерства здравоохранения США. Ср...

07:16, 13 Июл Захарова объяснила, зачем Запад пытается переписать историю Запад пытается отменить российскую культуру и переписать историю, чтобы Россия не смогла черпать в них силы. Об этом заявила официальный представител...

23:16, 12 Авг В Грузии строят Национальный генетический банк В Грузии началось строительство Национального генетического банка, который займется сохранением эндемичных растений страны....

14:16, 18 Сен Впервые за 100 лет ученые открыли новый вид кошачьих Впервые за сто лет биологи открыли новый вид дикой кошки. Животное, получившее название тилькайская тигровая кошка (Leopardus tilcayo), обнаружили в ...

20:16, 28 Авг Украинские торговые сети урезали отпуск продуктов и заморозили зарплаты сотрудникам Крупные торговые сети Украины начали вводить ограничения на отпуск продуктов и пересматривать финансовую политику. Об этом сообщают украинские СМИ....

18:16, 13 Сен Макаревича* высмеяли за попытку переписать историю Второй мировой войны Певец Андрей Макаревич* (признан иноагентом в РФ) сделал очередную пафосную публикацию в соцсетях. В итоге, тему не раскрыл и дважды опозорился, пише...

15:16, 24 Сен В центре Парижа нашли стену, которая может переписать его историю Древняя стена, обнаруженная в центре Парижа, была названа в среду "крупным прорывом": археологическая находка может положить конец давнему спору о ме...

00:16, 31 Мар В России работают над созданием робота-«белки» В Национальном исследовательском ядерном университете МИФИ кипит работа над проектом, который может принести вузу победу на престижных международных ...

08:16, 13 Авг Путин: У нас такие люди — генетический код победителя в крови В России живут люди, у которых в крови — генетический код победителя. Об этом заявил президент РФ Владимир Путин сегодня, 13 августа, во время посеще...

08:16, 11 Авг В Новосибирске создадут генетический тест для подбора антидепрессантов В пресс-службе Новосибирского государственного университета (НГУ) сообщили, что ученые приступили к разработке диагностической панели для персонализи...

05:16, 10 Июл Ученые впервые "оживили" фермент возрастом 3,2 миллиарда лет Биохимики "оживили" ферменты, не работавшие на Земле более трех миллиардов лет. Команда профессора Лэнса Сифелдта из Университета штата Юта и професс...

01:16, 22 Июл Ученые впервые провели анализ ДНК Туринской плащаницы Ученые впервые провели подробный анализ ДНК образцов Туринской плащаницы — погребальной ткани, которая укрывала тело Христа после распятия. Исследова...

07:16, 18 Сен Учёные впервые за 100 лет обнаружили новый вид диких кошек Учёные сообщили об открытии нового вида диких кошек, который раньше не попадался биологам. Речь идёт о тигровой кошке тилькайо (Leopardus tilcayo), к...

00:16, 18 Сен Ученые впервые более чем за 100 лет обнаружили новый вид кошки В Боливии впервые более чем за 100 лет обнаружили новый вид кошки, сообщает издание National Geographic. Длина первого представителя Leopardus tilcay...

20:16, 16 Сен Просто переписать ответ: Школьница получила тройку после самостоятельной работы без ИИ Школьнице из Бугульмы поставили тройку за самостоятельно выполненное домашнее задание, хотя педагог, по словам матери девочки, ожидала использования ...

23:16, 14 Авг Истрию пора переписать: в Кении обнаружили каменные орудия возрастом 3 миллиона лет Археологическая сенсация в Кении перевернула представления об эволюции гомининов. На юго-западе страны обнаружены каменные орудия возрастом около 3 м...

13:16, 14 Июл В жертвенных ямах Саньсиндуя нашли белки животных Исследователи провели биомолекулярный анализ образцов, извлеченных из четырех жертвенных ям Саньсиндуя. Они обнаружили, что в них сохранились многочи...

17:16, 29 Июл Растительные белки могут укреплять здоровье кишечника Устойчивые к перевариванию растительные белки могут благоприятно влиять на кишечную микрофлору наряду с пищевыми волокнами. К такому выводу пришли уч...

12:16, 07 Авг В США ученые впервые создали рабочие вирусы, спроектированные нейросетью Ученые впервые сумели создать жизнеспособные вирусы, которые спроектированы с применением искусственного интеллекта (ИИ). Об этом 6 августа сообщило ...

15:16, 18 Июн Как косатки говорят по-человечески: учёные впервые записали невероятное Киты, говорящие по-человечески: учёные впервые записали невероятное Исследователи морских млекопитающих впервые записали, как косатка, об опасности к...

15:16, 17 Июл Учёные впервые запечатлели механизм, запускающий формирование звёзд Наблюдения холодного газового облака L1544 показали, как магнитные поля ослабевают перед гравитационным коллапсом, который приводит к появлению прото...

14:16, 01 Окт В Британии ученые впервые масштабно описали новое поколение Британские исследователи из благотворительной организации Anna Freud и Университетского колледжа Лондона (UCL) опубликовали предварительные результат...

10:16, 16 Авг Ученые впервые зафиксировали послесвечение остановленного атомного реактора Физики впервые зарегистрировали антинейтринное излучение, сохраняющееся после полной остановки атомного реактора. Измерения провела международная кол...

18:16, 16 Авг Ученые впервые создали растения с белком коровьего молока Ученые из Еврейского университета в Иерусалиме научили растения производить & amp;beta;-казеин — один из основных белков коровьего молока. Более того...

14:16, 13 Июл Ученые НИУ ВШЭ впервые дали юридическое определение цифровой экосистеме Цифровые экосистемы за последние годы превратились из технологической инновации в фундаментальный институт......

23:16, 05 Май Скрипки Страдивари стоят 16 миллионов, и ученые впервые поняли, за что Ученым удалось создать виртуальную копию скрипки Страдивари Подлинные скрипки Страдивари продаются на аукционах за 4�