РЕКЛАМА

Загрузка...



Учёные уже полностью дизассемблировали H1N1 и занесли его в вирусную базу NCBI Influenza Virus Resource. Там всё задокументировано в подробностях. Например, образец A/Italy/49/2009(H1N1) был обнаружен в носу 26-летней женщины, вернувшейся из Италии в США. Вот первые 120 бит его генетического кода.

atgaaggcaa tactagtagt tctgctatat acatttgcaa ccgcaaatgc agacacatta' />

О гриппе А (H1N1) с точки зрения программирования

О гриппе А (H1N1) с точки зрения программ



Учёные уже полностью дизассемблировали H1N1 и занесли его в вирусную базу NCBI Influenza Virus Resource (ncbi.nlm.nih.gov/genomes/FLU/SwineFlu.html). Там всё задокументировано в подробностях. Например, образец A/Italy/49/2009(H1N1) был обнаружен в носу 26-летней женщины, вернувшейся из Италии в США. Вот первые 120 бит его генетического кода.

atgaaggcaa tactagtagt tctgctatat acatttgcaa ccgcaaatgc agacacatta

Сколько бит убьёт человека?

По приблизительным подсчётам, общий размер исходников H1N1 составляет 26022 бита, а если исключить служебные стоп-сигналы (указывают на окончание каждой белковой последовательности), то исполняемый код составляет примерно 25054 бита. Это число является приблизительным ещё и потому, что в вирусе присутствует механизм генерации избыточного мусора для маскировки от антивирусов.

Итак, получается около 25 килобит или 3,2 килобайта. Таков объём кода для программы, имеющей ненулевые шансы убить человека. H1N1 написан гораздо эффективнее, чем компьютерный вирус MyDoom размером около 22 Кб.

Очень унизительно, что меня могут убить всего 3,2 Кб генетических данных. Впрочем, в 850 Мб человеческого генома по-любому должны быть дыры для парочки эксплойтов.


Молекулярная биология

Для не знакомых с молекулярной биологией короткий ликбез (ru.wikipedia.org/wiki/Генетический_код). Символы из вышеприведённого кода называются нуклеотидами. Они бывают четырёх типов (A [T/U] G C), то есть каждый символ содержит два бита.

Исходный код живого организма (последовательность нуклеотидов ДНК) загружается в оперативную память (транслируется в последовательность нуклеотидов РНК один к одному, разве что T заменяется на U), компилируется в виде кодирующих тринуклеотидов (кодонов) и запускается на исполнение (по кодонам происходит синтез аминокислот конкретного организма).

Когда программу РНК запускают на исполнение, начинается синтез аминокислот. Они создаются по одной аминокислоте на каждые три нуклеотида. Вышеприведённый генетический код можно представить в виде такой последовательности базовых аминокислот.

MKAILVVLLYTFATANADTL

Каждый символ в этой записи (кодон) эквивалентен шести битам информации (три двухбитных нуклеотида). M - это метионин, K - лизин, A - аланин и т.д. (см. таблицу аминокислот: en.wikipedia.org/wiki/List_of_standard_amino_acids).

Интересно, что генетический код любого живого организма начинается со стартового кодона М. В природе это обязательный маркер валидного кода.

Поскольку ДНК и РНК - это практически одно и то же, то в биологии принято любой генетический код записывать в виде последовательности нуклеотидов ДНК, даже если в природе этот код распространяется непосредственно готовый к запуску, то есть в виде РНК, как вирус гриппа. Это очень важная деталь, о которой мы поговорим ниже.

Однако, вернёмся к основной теме статьи. Приведённый код - это начало гена HA, который программирует производство белка гемагглютинина (ru.wikipedia.org/wiki/Гемагглютинин). В нашем образце присутствует гемагглютинин подтипа H1, что и отражено в названии вируса H1N1.

Гемагглютинин - это интерфейс для присоединения к клетке-хозяину. Если представить живые существа в виде компьютеров, то каждая функциональная группа клеток в организме выходит на связь с внешним миром через определённый порт. Например, порт 25 предназначен конкретно для протокола FTP. В вирусе гриппа порт H1 указывает на конкретную область человеческого тела (горло), к которой можно присоединиться. Любопытно, что тот же самый H1 подходит для присоединения к кишечному тракту птиц. Поэтому один и тот же вирус H1N1 способен атаковать и респираторную систему людей, и пищеварительную систему птиц.

Для сравнения, другой порт H5 (часть вируса H5N1, известного как "птичий" грипп), нацелен на атаку лёгочной ткани, что приводит к пневмонии, поэтому H5N1 намного опаснее и вызывает гораздо больше смертей. Поражение через порт H1 совсем не так страшно: человек просто начинает сморкаться, но лёгкие не страдают.

Учёные до сих пор продолжают изучать порт H5. Уже известно, что у некоторых людей-мутантов лёгкие не способны соединяться с вирусом по этому порту. У кого есть такая мутация в генах, имеют большие шансы безболезненно пережить эпидемию H5N1, если она вдруг начнётся.

О гриппе А (H1N1) с точки зрения программирования



Взлом свиного гриппа

В журнале Nature опубликована отличная статья (nature.com/nature/journal/v459/n7249/full/nature08157.html), где собрана вся информация о текущей структуре вируса H1N1, его сравнение с другими штаммами гриппа. Автор подробно рассказывает, чем у них отличается патогенная компонента, то есть именно та часть, которая убивает человека.

Обладая этой информацией, я теперь точно знаю, как нужно модифицировать исходники H1N1, чтобы сделать его более смертоносным.

В статье написано, что ген PB2 с глутаминовой кислотой в 627-ой позиции обладает слабой патогенностью (не очень смертелен). Однако, вариант с лизином на той же позиции более смертелен. Хорошо, найдём это место в исходниках H1N1. Информация из базы данных:

601 QQMRDVLGTFDTVQIIKLLP

621 FAAAPPEQSRMQFSSLTVNV

641 RGSGLRILVRGNSPVFNYNK

Как видим, на 627-й позиции кода вируса стоит символ "E", это и есть кодон для глутаминовой кислоты. Слава богу, что здесь именно он, поэтому от H1N1 умирает не так много народу, как могло бы.

Если раскодировать кодоны в исходный код ДНК, то мы получим:

621 F A A A P P E Q S R

1861 tttgctgctg ctccaccaga acagagtagg

Как видно, глутаминовой кислоте соответствует последовательность нуклеатидов "GAA". Чтобы модифицировать геном и сделать вирус более смертельным, нам нужно всего лишь заменить "GAA" одним из двух вариантов лизина ("K"), то есть "AAA" или "AAG". Таким образом, более смертоносный вариант H1N1 будет иметь такой вид:

621 F A A A P P K Q S R

1861 tttgctgctg ctccaccaaa acagagtagg

Вот так. Поменять всего два бита - и практически безвредный H1N1 превращается в более смертоносный вариант.

Теоретически, я могу использовать вполне доступные технологии для синтеза нового вируса. Для начала я могу обратиться в одну из коммерческих компаний, которая занимается синтезом ДНК (например, Mr. Gene, mrgene.com) и заказать конкретную последовательность ДНК дешевле чем за $1000. Правда, нужно учесть, что фирма Mr. Gene применяет процедуру скрининга для выявления потенциально опасного биологического кода. Сложно сказать, среагируют ли их фильтры на этот модифицированный вариант гена. Если так, то можно заняться производством нового вируса и без их помощи. Для этого нам нужно достать образцы обычного H1N1 и применить опять же хорошо известные и стандартные техники для контролируемой мутации генома, чтобы заменить нужный нуклеотид.

Кстати, в журнале Nature есть даже ссылка на другую научную статью (pnas.org/content/96/16/9345.full.pdf+html), в которой подробно рассказывается, как самостоятельно сделать вирус гриппа А [Neumann, G. et al Generation of influenza A viruses entirely from cloned cDNA. Proc. Natl Acad. Sci. USA 96, 9345-9350 (1999)]. Тоже интересное чтиво.


Находчивый грипп

Перед тем как модифицировать вирус H1N1, давайте подумаем. Матушка-природа сделала гениальную работу, упаковав смертельный код всего в 3,2 Кб, да так, что мы не можем с ним справиться. Видимо, она не так глупа. Наш маленький хак не станет для неё откровением. Может быть, грипп способен поменять пару бит в своём коде самостоятельно?

Краткий ответ - да.

Вирус гриппа действительно способен на такие мутации. Дело в том, что после копирования молекулы ДНК запускается белок для проверки "контрольной суммы". Он проверяет, что копия идентична оригиналу. Но проблема в том, что вирус гриппа основан на РНК с проприетарным механизмом копирования. Он вообще не запускает проверку "контрольной суммы". В результате уровень ошибок копирования чрезвычайно высок: примерно одна на 10000 базовых пар. И это при том, что весь геном гриппа состоит из 13000 базовых пар. То есть, грубо округляя, в каждой новой копии гриппа присутствует одна случайная мутация.

Некоторые из этих мутаций не имеют никакого значения, другие делают вирус безвредным, но некоторые очень редкие мутации могут сделать вирус более опасным. Поскольку вирусы размножаются и распространяются с астрономической скоростью, очень высоки шансы на то, что наш маленький хак произойдёт естественным образом.

Это одна из причин, я думаю, почему медицинские организации настолько озабочены распространением H1N1: у нас нет защиты от него, и хотя он пока не очень опасен, но через пару мутаций могут начаться действительно серьёзные проблемы.

В настоящее время патогенность H1N1 примерно такая же, как у обычного гриппа. В июне на 21449 подтверждённых случаев заболевания было всего 87 смертей, то есть смертность составляет 0,4%. Для сравнения, у "нормального" гриппа смертность <0,1%, у испанской разновидности в 1918 году смертность была 2,5%, а у разновидности H5N1 ("птичий" грипп) смертность превышает 50% (!), но он, к счастью, практически не передаётся от человека к человеку.

Заразившись H1N1 сегодня, вы получите ценный бонус практически безопасной выработки иммунитета, так что когда вирус мутирует и вернётся снова, вы уже будете под защитой.

Ещё одна проблема с системой копирования вируса гриппа заключается в том, что он хранит свой генетический код в восьми участках РНК, а не в одной неделимой цепочке. Из-за этого механизм репликации становится ещё более непредсказуемым. Если вам "повезло" заразиться двумя разными вирусами гриппа, то в вашем организме может появиться принципиально новый штамм гриппа, потому что в поражённых клетках вирусы гриппа обмениваются кодом в хаотическом порядке.

Вот почему дополнительная опасность H1N1 заключается в его уникальном свойстве, которое называют "тройной реассортацией". Он содержит фрагменты и человеческого, и свиного, и птичьего гриппа, и может свободно обмениваться кодом со своими "родственниками" из любого вида животных.
7
1532
20 сентября 2009
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо зайти на сайт под своим именем.
Смотрите также
От гриппа А/H1N1 в мире умерли 6,75 тыс. человек - ВОЗ

Вирус пандемического гриппа А/H1N1 лабораторно подтвердили в 206 странах мира, всего скончались 6750 заболевших, сообщает Всемирная организация здраво...

Грипп А/H1N1 стал страшнее СПИДаГрипп А/H1N1 стал страшнее СПИДа

В Мексике, США и Канаде отмечены случаи мутации вируса гриппа А/H1N1: возможна новая вспышка эпидемии.Ученые бьют тревогу: в Мексике отмечены первые с...

От свиного гриппа в Беларуси умирает все больше людейОт свиного гриппа в Беларуси умирает все больше людей

Вирус пандемического гриппа A/H1N1 обнаружен уже у 13 белорусов, умерших от пневмонии. При этом власти продолжают утверждать, что больны свиным гриппо...

Китай выпустил первую партию препарата от гриппа A/H1N1Китай выпустил первую партию препарата от гриппа A/H1N1

Китайские фармацевты в пятницу выпустили первую партию препарата от гриппа A/H1N1 объемом в 250 тысяч таблеток, сообщает агентство Синьхуа.Лекарство и...

Загрузка...
Комментарии

White Raven
20 сентября 2009 19:14
О_О...почитал...жость

Xelat
20 сентября 2009 19:39
Блин, вот это я понимаю расписали. Теперь всё стало ясно как божий день!
Огромное спасибо автору! Было очень интересно и познавательно!

MoDErahN
20 сентября 2009 21:08
Таки по полочкам

maaad
21 сентября 2009 02:11
Например, порт 25 предназначен конкретно для протокола FTP

fail!11
*smtp

n1gg3r
22 сентября 2009 10:07
Спасибо, то что нужно)

Flexeer
25 сентября 2009 17:42
в раздел "Юмор" нужно было поместить, а не в "Познавательно"

Tugcrereled
19 июня 2011 22:46
Когда вы решитесь настройка торрента , будьте готовы к различным
неожидоннастям, начиная от пойманного трояна и заказнчивая
настойчивым стуком в дверь от полицейского наряда, который желает изъять
ваш ноутбук и просканировать его на наличие пиратских программ.
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
Среда, 07 Декабря
USD 1.9789
EUR 2.1220
RUB 0.0310
Flint 3 минут назад
Цитата: Issida
Лучше пусть кормят овощами, чем сухим кормом! Это как чипсы для человека! Своих я кормлю говядиной (или рыба) с овсянкой и добавляю туда овощи, но могу сказать, что их самое любимое лакомство - это блинчики. Так что все с собакой будет отлично. В крайнем случае словит мясо сама

Ну как сказать, для зверюшек в большинстве своем вкус не важен, а важны питательные свойства/микроэлементы/витамины. Чем собсна всякие всякие чапи\\китикеты и располагают
Mizer 13 минут назад Tatur,
а ты и поверил всему что написали.
Mizer 21 минут назад это не машка, это мишка гном_Вася 25 минут назад
Цитата: SabakaZ
О, нормалек, эт весело будет. Чистяком и без запивки.

запивка стоит, и манит меня уже который день давайте уже определяйтесь там, когда поезд на Вальхаллу отправится?)))
PROSTO CHEL 26 минут назад Опять Машка. А как же новая рубрика про космос и энлэо? dianest 31 минут назад
Цитата: Tatur
были лишены паспортов и свободы передвижения

Цитата: Tatur
колхозникам не разрешалось переезжать в другую местность, и они были привязаны к колхозу и месту жительства

а можно узнать на основании какого документа запрещалось?
я тебе чуть выше постановление ЦИК линканул, а ты мне про какие то запреты.
Да и вообще ты путаешь мягкое с кислым. Любой желающий мог уехать из деревни в город на работу либо учебу без всяких проблем.
А так наверное потому что "активно" запрещали переезжать, городское население в СССР с 30ых годов по 70ые выросло почти в 4 раза, а сельское сократилось .
Вообще не совсем понятно, зачем ты тут пытаешься нам втереть какую то дичь
Tatur 40 минут назад
Цитата: olimp_stn
Малыш тебе ответили выше, можешь не стараться, денежку отработал - иди за мороженым ;)

угу докуя заработал) могу и тебе морожка купить
M_E_X_A_N 42 минут назад
Новости от партнеров

ИНТЕРЕСНОЕ:

Загрузка...
Сейчас на сайте
72 пользователя, 1439 гостей