Молекулярные сигнальные сети научили компенсировать влияние температуры

Учёные Московского физико-технического института и университета «Сириус» показали в расчётах и опытах с ДНК, как молекулярные сигнальные сети могут сохранять стабильный выходной сигнал при изменении температуры.

Исследователи показали, что молекулярные сигнальные сети способны самостоятельно компенсировать изменения температуры благодаря дополнительным цепочкам ДНК, взаимодействия которых уравновешивают температурные сдвиги в других реакциях. Стабильность работы в диапазоне от 0,1 до 50 °C показали в компьютерной модели ДНК-логического вентиля. В опытах при 25–50 °C ДНК-вентиль сохранял низкую концентрацию свободной сигнальной цепочки без входной цепочки и высокую — после её добавления.

В компьютерных моделях учёные выяснили, что молекулярные сети могут не только компенсировать влияние температуры, но и менять выходной сигнал по заранее заданной параболической или синусоидальной зависимости от температуры.

Результат предлагает возможное объяснение устойчивости сигнальных сетей организмов без постоянной температуры тела — от бактерий до рептилий; использование этого механизма в живых системах пока не доказано. Кроме того, результат открывает перспективы создания биотехнологических производств и биосенсоров, которым не потребуется дорогостоящий климат-контроль.

Принцип самостабилизации работает не только с температурой, но и с изменением ионной силы среды — например, с концентрацией ионов натрия и магния. Это позволяет создавать сигнальные системы, сохраняющие работоспособность даже при десятикратном изменении концентрации важных биологических ионов.

Ранее по теме: В МФТИ научили бактерии коллективно принимать решения

Источник: МФТИ