Исследователи МФТИ выяснили, как молекулярные сети могут сохранять стабильный ответ при изменении температуры. Как сообщили ТАСС в пресс-службе института, этот механизм объясняет, почему перепады температуры не нарушают передачу сигналов в клетках бактерий и других организмов, которые не поддерживают постоянную температуру внутри себя.
Аспирант МФТИ Егор Коренков объяснил, что при изменении температуры реакции в сети меняются по-разному. Если сеть устроена определённым образом, сдвиг в одних реакциях компенсируется сдвигом в других. В результате общий ответ системы остаётся прежним благодаря слабым взаимодействиям между молекулами.
Эту работу заведующий лабораторией нанобиотехнологий МФТИ Максим Никитин начал в 2023 году. К тому моменту он сформулировал и подтвердил в опытах принцип молекулярной коммутации. Согласно этому принципу, слабых обратимых взаимодействий между молекулами ДНК или РНК достаточно, чтобы передавать и обрабатывать биологическую информацию.
Чтобы проверить, сохраняют ли такие сети способность выполнять логические операции при смене температуры, учёные провели расчёты и эксперименты. Они показали, что даже относительно сложные цепочки можно устроить так, чтобы те предсказуемо работали при температурах от 0,1 до 50 градусов Цельсия.
Исследователи также выяснили, что структуру сети можно задать так, чтобы температура управляла её поведением. Авторы рассматривают этот механизм как возможное объяснение того, как организмы приспосабливаются к резкому охлаждению и нагреву.
На биотехнологических производствах даже отклонение температуры питательной среды на один градус от оптимума может иметь серьёзные последствия. Коренков отметил, что этот принцип можно использовать для управления клеточными или микробными культурами, которые производят лекарства и реагенты. По его словам, часть контроля можно было бы перенести внутрь самой системы и тем самым уменьшить зависимость производства белков от внешнего управления.