Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Search the Community

Showing results for tags 'DNA'.



More search options

  • Search By Tags

    Type tags separated by commas.
  • Search By Author

Content Type


Forums

  • Nasza społeczność
    • Sprawy administracyjne i inne
    • Luźne gatki
  • Komentarze do wiadomości
    • Medycyna
    • Technologia
    • Psychologia
    • Zdrowie i uroda
    • Bezpieczeństwo IT
    • Nauki przyrodnicze
    • Astronomia i fizyka
    • Humanistyka
    • Ciekawostki
  • Artykuły
    • Artykuły
  • Inne
    • Wywiady
    • Książki

Find results in...

Find results that contain...


Date Created

  • Start

    End


Last Updated

  • Start

    End


Filter by number of...

Joined

  • Start

    End


Group


Adres URL


Skype


ICQ


Jabber


MSN


AIM


Yahoo


Lokalizacja


Zainteresowania

Found 127 results

  1. By się rozmnażać, wirusy wprowadzają swój materiał genetyczny do komórek atakowanego organizmu. W przebiegu odwiecznej wojny między bakteriami a wirusami te pierwsze wykorzystały metodę przeciwnika, by wykształcić jeden z pierwszych na Ziemi prymitywnych układów odpornościowych. Artie McFerrin Texas A&M University wyjaśnia, że wojna bakteryjno-wirusowa toczy się od milionów lat, zaś bakterie rozwinęły antybiotykooporność dzięki wirusowemu DNA, które uległo zmutowaniu. Po przebiciu błony komórkowej wirus wprowadza do cytoplazmy swój kwas nukleinowy. Potem następuje przejęcie kontroli nad metabolizmem gospodarza, tak że bakteria pracuje już na użytek wirusa i kopiuje jego materiał genetyczny i białka kapsydu. Z powodu licznych przypadkowych mutacji w chromosomie bakterii wszystko może jednak pójść nie po myśli najeźdźcy. Ponieważ materiał genetyczny wirusa stał się już częścią chromosomu bakterii, także ulega zmutowaniu. W ten sposób bakteria nie tylko nie pada ofiarą swojego naturalnego wroga, ale i radzi sobie lepiej od pobratymców bez obcego kwasu nukleinowego. Zyskuje nowe triki, nowe geny, nowe białka i nowe umiejętności. Odkryliśmy, że z wirusowym DNA schwytanym na miliony lat w chromosomie komórka wytworzyła nowy układ immunologiczny. Pozyskała nowe białka, które pozwoliły odeprzeć napór antybiotyków i innych szkodliwych czynników próbujących ją utlenić, takich jak np. nadtlenek wodoru. Te komórki, które dysponują nowy wirusowym zestawem trików, nie umierają lub nie umierają tak szybko. By dojść do takich wniosków, zespół Wooda musiał najpierw przeprowadzić eksperymenty na pewnym szczepie pałeczek okrężnicy (Escherichia coli). Z ich chromosomów usunięto całe wirusowe DNA. Za pomocą "enzymatycznych nożyc" z 9 lokalizacji wycięto w sumie 166 tys. nukleotydów. Okazało się, że po tej operacji znacznie wzrosła wrażliwość bakterii na antybiotyki. To konkretne studium dotyczyło E. coli, ale niemal u wszystkich bakterii można znaleźć wirusowy materiał genetyczny, a u niektórych szczepów wirusowe DNA stanowi aż 20% chromosomu. U niektórych bakterii 1/5 chromosomu pochodzi od ich wroga, a do czasu naszego studium ludzie przeważnie nie podejmowali prób badania tych 20%, uznając, że to DNA jest bierne i nieistotne, nie ma więc większego wpływu na komórkę. A jak widać, bez tego typu analiz nie uda się prawdopodobnie opracować skutecznych antybiotyków.
  2. Mimo dekad rozwoju genetyki, sekwencjonowanie DNA jest procesem kosztownym i uciążliwym. Pierwsze pełne zsekwencjonowanie całego ludzkiego genomu odbyło się w 2001 roku kosztem trzech miliardów dolarów, mimo ciągłego udoskonalania metod i redukcji ceny jeszcze w roku 2007 taka procedura kosztowała milion dolarów. Brytyjscy naukowcy z Imperial College London opatentowali technologię, która ma w ciągu dziesięciu lat obniżyć cenę sekwencjonowania pełnego genomu do kilku dolarów i skrócić czas do kilku minut. Obecnie odczytanie sekwencji DNA jest kosztowne i wyjątkowo długotrwałe (przeciętne tempo odczytu to około 10 par zasad na sekundę, a trzeba ich odczytać ponad trzy miliardy), ponieważ wymaga najpierw cięcia - przy pomocy odpowiednich enzymów - nici DNA na mniejsze fragmenty, namnażaniu ich, a dopiero potem odczytywaniu i składaniu na powrót w całość. Cały proces jest dodatkowo podatny na błędy. Naukowcy z Imperial College London pokonują kolejne bariery na drodze do skonstruowania czytnika, który będzie odczytywał pary zasad w tempie 10 milionów na sekundę, nie wymagając żadnych zabiegów przygotowawczych, cięcia czy składania na powrót nici DNA. Sztuka polega na przeciąganiu nici DNA z dużą prędkością (z zastosowaniem ładunku elektrycznego) przez otwór o średnicy 50 nanometrów w specjalnym silikonowym chipie. Po drugiej stronie otworu znajdują się dwie nanoelektrody w odstępie zaledwie 2 nanometrów. Przechodzące między nimi pary zasad (A, C, T, G) są odczytywane z wykorzystaniem „tunelowego połączenia elektrod". Odczytywaniem i składaniem informacji w całość miałby zająć się odpowiednio szybki komputer. Do tej pory problemem była precyzja wykonania takiego instrumentu, obecnie jednak udało się osiągnąć oczekiwane rezultaty, dzięki zastosowaniu platynowych elektrod. Stworzenie w pełni działającego zestawu ma zająć jeszcze dziesięć lat, ale technologia już została opatentowana. Możliwość poznania indywidualnego genomu przez każdego człowieka, szczególnie w połączeniu z coraz lepszym rozumieniem jego funkcjonowania, bez wątpienia stanowić będzie postęp w naukach biologicznych i medycznych. Nieodległy wydaje się czas, kiedy każdy natychmiast będzie mógł poznać swoje „słabe strony" - podatność na określone choroby, czas życia, itd. Autorzy pracy „DNA Tunneling Detector Embedded in a Nanopore" opublikowanej w NanoLetters to Aleksandar P. Ivanov, Emanuele Instuli, Catriona M. McGilvery, Geoff Baldwin, David W. McComb, Tim Albrecht i Joshua B. Edel. Łatwość taka może jednak rodzić zagrożenia. Po takie narzędzie bez wątpienia sięgnęłyby na przykład firmy ubezpieczeniowe, albo wywiady, które z radością dowiedziałyby się na przykład, kto z inwigilowanych dyplomatów ma wrodzoną skłonność do nałogów. Wizję takiego świata niósł amerykański film s-f Gattaca z 1997 roku. W świecie tym każde dziecko już przed urodzeniem miało opracowany profil zdrowotny, ludzi identyfikowano po ich DNA szybciej niż dzięki odciskom palców. W filmowym świecie łatwość ta doprowadziła niestety do smutnych efektów: pojawienia się „genowego rasizmu" i podzielenia ludzi na kasty.
  3. Akademicy z Binghamton University ożywili bakterie, uwięzione przez tysiące lat w inkluzjach fluidalnych (kroplach wody) z kryształów soli. Geolodzy od dawna zastanawiali się, czy schwytane w taką pułapkę mikroby można jakoś uwolnić. Inkluzje znajdowano w kryształach o bardzo różnym wieku – od paru tysięcy do kilkuset milionów lat. Zawsze też specjaliści mieli wątpliwości, czy wyhodowane z nich organizmy miałyby charakter prehistoryczny, czy w grę wchodziłyby raczej współczesne zanieczyszczenia. Geolog Tim Lowenstein i antropolog, a zarazem biolog J. Koji Lum twierdzą, że udało im się rozstrzygnąć ten problem – wg nich, materiał jest jak najbardziej prehistoryczny. Muszą w to również wierzyć przedstawiciele Narodowej Fundacji Nauki, ponieważ przeznaczyli na kontynuację kilkuletnich badań amerykańskiego zespołu kwotę 400 tys. dolarów. Wszystko zaczęło się od oglądania inkluzji pod mikroskopem. Odkryliśmy nie tylko bakterie, ale i kilka rodzajów glonów. Algi mogły de facto być pokarmem, na którym baterie przeżyły dziesiątki tysięcy lat – wyjaśnia Lowenstein. Potem zaczęto myśleć o DNA tych wszystkich organizmów. Co ważne, nawet jeśli jakaś istota nie przeżywała, jej materiał genetyczny się przecież zachowywał. Krithivas Sankaranarayanan, student Luma, przejrzał literaturę przedmiotu i zaproponował odpowiednią metodę ożywiania organizmów z próbek Lowensteina. W jednym konkretnym miejscu mieliśmy próbki datowane na ponad 100 tys. lat. Na podstawie zasolenia Lowenstein odtworzył prehistoryczne klimaty, a teraz my analizujemy DNA bakterii, grzybów i glonów, które żyły w tych wodach i ustalamy, jak wszystko zmieniało się w czasie. Dysponujemy oglądem wszystkich organizmów występujących w jeziorach w czasie, gdy tworzyły się inkluzje. Naukowcy zsekwencjonowali DNA i wyhodowali odkryte bakterie. Teraz żywią wobec nich wielkie nadzieje. Możliwe, że ujrzymy ewoluujące organizmy i zaobserwujemy, jak reagują na zmiany klimatu w perspektywie geologicznej – marzy Lum. Badane próbki pochodziły m.in. z Doliny Śmierci w Kalifornii oraz stanowisk w Michigan, Kansas i we Włoszech. Temperatury sięgały tam kiedyś 54,4 st. Celsjusza, przez co wody z inkluzji były mocno zasolone. Uwięzione organizmy były jednak bardzo odporne, a opisane warunki pozwalały na idealne zachowanie materiału genetycznego. Krople zadziałały jak kapsuły czasu – podsumowuje Lowenstein.
  4. Hitler nie byłby zadowolony - stwierdził genetyk Ronny Decorte, który na zlecenie flamandzkiego magazynu Knack badał DNA krewnych wodza III Rzeszy. Wszystko wskazuje bowiem na to, że wśród przodków Hitlera byli "podludzie". Dziennikarz Jean-Paul Mulders przeprowadził poszukiwania żyjących krewnych Hitlera. Znalazł ich w Austrii i USA. Od osób tych pobrano próbki śliny i poddano analizie ich DNA. Jak poinformował Mulders, dominującą haplogrupą - a to właśnie haplogrup używa się do identifikowania migracji populacji - okazała się E1b1b. Rzadko występuje ona wśród mieszkańców Europy Zachodniej. Ma ją za to około 25% Greków i Sycylijczyków, którzy nabyli ją od ludności afrykańskiej. E1b1b najczęściej występuje w Afryce Północnej wśród Berberów z Maroko, Algierii, Tunezji i Somalijczyków. Niezwykle często haplogrupę tę mają również... Żydzi. Najprawdopodobniej zatem wśród przodków Adolfa Hitlera byli zarówno mieszkańcy Afryki Północnej jak i Żydzi. Pogłoski o żydowskich korzeniach wodza krążyły od dawna. Rodzicami twórcy III Rzeszy byli Alois Hitler (urodzony jako Alois Schicklgruber) i Klara Hitler. Część historyków od dawna utrzymywała, że Alois Schicklgruber był nieślubnym dzieckiem Marii Schicklgruber i młodego Żyda nazwiskiem Frankenberger. Pochodzenie Aloisa nie jest jasne. Z części źródeł wynika bowiem, że ksiądz odmówił ochrzczenia Aloisa jako dziecka z nieprawego łoża, a jego akt chrztu został sfałszowany.
  5. Wirusy kojarzą się z chorobami. Okazuje się jednak, że w niższych partiach naszych jelit znajduje się wiele dość słabo poznanych, lecz z pewnością łagodnych wirusów. Skład tej "menażerii" jest charakterystyczny dla danej osoby, pod tym względem różnią się nawet bliźnięta jednojajowe. Naukowcy ze Szkoły Medycznej Washington University badali bliźniaczki jednojajowe i ich matki. Ustalili, że większość jelitowych wirusów to nowe gatunki, które chowają się w przewodzie pokarmowym w pożytecznych dla nas bakteriach. Bez mikroflory jelit nie poradzilibyśmy sobie z trawieniem różnych składników diety, np. błonnika. Amerykanie zauważyli, że rezydujące w przewodzie pokarmowym wirusy wpływają na aktywność bakterii i dzięki nim można stwierdzić, w jakim są one stanie po przebytej chorobie i leczeniu antybiotykami. Większość naszych informacji o żyjących razem wirusach i bakteriach pochodzi ze studiów dotyczących takich habitatów zewnętrznych jak ocean. Tamtejszy tryb życia wirusów można opisać w kategoriach dynamiki związku drapieżnik-ofiara, czyli jako nieustanną bitwę ewolucyjną na genetyczne zmiany wirusów i ich bakteryjnych gospodarzy. My chcieliśmy poznać naturę wirusów i ich styl życia w najliczniejszej populacji mikrobiologicznej naszego ciała – jelitach – wyjaśnia dr Jeffrey Gordon, dyrektor Centrum Badań nad Genomem i Systematyki. W najnowszym badaniu Alejandro Reyes i zespół analizowali DNA wirusów wyizolowanych z próbek kału 4 par bliźniaczek jednojajowych i ich matek. Próbki zbierano w 3 różnych okresach tego samego roku, co pozwoliło ocenić ewentualne fluktuacje w składzie populacji. Poza tym Amerykanie zbadali DNA pozostałych mieszkańców jelita i sporządzili tzw. mikrobiom. Dzięki temu mogli porównać flory bakteryjną i wirusową niższych partii jelita. Co ważne, ponad 80% wirusów z próbek naukowcy dotąd nie znali. Nawet u identycznych genetycznie osób skład flory wirusowej był zupełnie inny. Pod tym względem różniły się one prawie tak bardzo jak niespokrewnieni ze sobą ludzie. Dokładnie na odwrót miały się sprawy z bakteriami jelitowymi. Członkinie jednej rodziny dzieliły ze sobą pewną część gatunków bakteryjnych. Mimo że zestawy wirusowe poszczególnych osób były zupełnie różne, dominujące u nich gatunki wirusów nie zmieniały się w ciągu roku. Wśród bakterii zmienność była za to większa. Oznacza to, że znajdowane w odchodach wirusy DNA nie prowadzą w przewodzie pokarmowym typowych dla środowiska zewnętrznego podchodów drapieżnik-ofiara. Znaleziono w nich ewoluujące geny bakterii, które kodowały funkcje przynoszące korzyści zarówno bakteryjnym gospodarzom, jak i innym gatunkom bakteryjnym obecnym w jelicie. W najbliższym czasie akademicy zamierzają rozpocząć badanie wirusowych genomów z rozwijających się przewodów pokarmowych jedno- i dwujajowych bliźniąt w wieku niemowlęcym z różnych rodzin. Chcą w ten sposób ustalić, jak wirusy odnajdują się w ekosystemie ludzkich jelit i jak oddziałuje na nie status żywieniowy gospodarza. By lepiej zrozumieć wszelkie zachodzące procesy, zespół wprowadzi te same wirusy do przewodu pokarmowego myszy (będą się w nim znajdować wyłącznie ludzkie bakterie).
  6. Uczeni z J. Craig Venter Institute po 15 latach badań stworzyli pierwszą w historii komórkę kontrolowaną przez sztucznie utworzony genom. Po raz pierwszy informacja z genomu została przywrócona do życia. To bardzo ważny krok - powiedział Chris Voigt z University of California, San Francisco. Uczeni zsyntetyzowali genom bakterii Mycoplasma mycoides, a następnie wszczepili go bakterii Mycoplasma capricolum. Gdy tylko komórka otrzymała nowy genom, natychmiast rozpoczęła wykonywanie zawartych w nim instrukcji. Zaczęła produkcję protein właściwych dla Mycoplasma mycoides. Kilka generacji później z komórek zniknęły wszelkie ślady Mycoplama capricolum. Naukowcy, by odróżnić zsyntetyzowany genom od jego wersji naturalnej, zawarli w nim kilka "znaków wodnych". Zakodowali w nim swoje nazwiska, kilka cytatów i adres witryny WWW. Opisane osiągnięcie to jedynie pokazuje, że być może w przyszłości posuniemy się dalej. Obecnie uczeni tylko wprowadzili do naturalnego genomu "znaki wodne" i usunęli geny, które mogłyby wywołać choroby. Jednak Craig Venter ma nadzieję, że w przyszłości, dzięki podobnym badaniom, będzie możliwe tworzenie nowych organizmów. Obecnie Venter pracuje m.in. na zlecenie NIH i firmy Novartis starając się udoskonalić proces tworzenia szczepionek antygrypowych tak, by do opracowywania nowej szczepionki wystarczyło pobranie kilku genów nowego szczepu. Z kolei na zlecenie ExxonMobil próbują zamienić komórki alg w wydajne fabryki zmieniające dwutlenek węgla w węglowodory, które trafiałyby do rafinerii i opuszczały ją jako paliwo. Inne potencjalne zastosowania najnowszego osiągnięcia to stworzenie syntetycznych mikroorganizmów oczyszczających wodę czy produkujących żywność. Uczeni mówią, że największym wyzwaniem genetyki jest obecnie rozdźwięk pomiędzy naszymi umiejętnościami syntetyzowania genomu - które są dość spore - a możliwościami zaprojektowania całego DNA.
  7. Nie kończą się nowe pomysły i koncepcje na zastosowanie grafenu - pojedynczej warstwy atomów węgla - w nanotechnologii. Do listy jego wielu atrakcyjnych cech trzeba dodać jeszcze jedną: dobrze współpracuje z DNA. Stworzenie nowych bioczujników, pozwalających na szybkie i bezbłędne identyfikowanie przyczyn chorób, to zajęcie wielu naukowców i laboratoriów na świecie. Narodowe Laboratorium Północno-Zachodniego Pacyfiku, należące do Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych oraz Uniwersytet Princeton osiągnęły w tej dziedzinie wymierny sukces, łącząc grafen z ludzkim DNA. Podczas badań okazało się, że pojedyncza spirala DNA silnie i trwale łączy się z powłoką grafenową. To podsunęło myśl do sporządzenia czujnika, wykrywającego konkretne DNA w badanych próbkach. Pojedyncza spirala DNA z genu poszukiwanego czynnika chorobotwórczego jest umieszczana na powierzchni grafenu. Ponieważ naturalnym stanem cząstek DNA jest podwójna spirala, oddzielona nitka „poszukuje" odpowiadającej sobie pary. Zatem kiedy taki czujnik zanurzymy w krwi, lub innym płynie ustrojowym, umocowana na grafenie pojedyncza nić DNA będzie działać jak bardzo wybiórczy haczyk, łapiący swój odpowiednik. Jeśli poszukiwany czynnik „złapie przynętę" i przyczepi się do czujnika, ten generuje sygnał, który można zarejestrować. Sprawdzono, jaka jest czułość i wybiórczość projektowanego bioczujnika. Podczas prób z dołączanymi do wolno pływających nici DNA fluorescencyjnymi molekułami wykazano, że „łapanie" dokładnie poszukiwanych fragmentów jest dwukrotnie silniejsze niż łapanie fragmentów jedynie podobnych, które mogłyby fałszować wyniki. Zbadano też trwałość takiego czujnika - i tu dokonano kolejnego rewelacyjnego odkrycia. Okazało się, że grafen stanowi doskonałą ochronę nici DNA. Podczas prób z DNAzą - enzymem trawiącym DNA - okazało się, że podczas gdy wolno pływające nici są rozkładane natychmiast, nici DNA przytwierdzone do grafenowej powierzchni unikają zniszczenia przez 60 minut. Prostota działania i wykonania, oraz wysoka trwałość i skuteczność mogą sprawić, że rozpowszechnienie się tego typu czujników stanie się przełomem w diagnostyce medycznej. Nie koniec to jednak planów zespołu badawczego związanych z odkrytymi właściwościami grafenu. Skoro grafen tak dobrze współdziała z DNA, chcą poszukać sposobu na jej wykorzystanie do dostarczania leków bezpośrednio do chorych komórek, a może nawet wykorzystanie jej w terapii genowej.
  8. Chris Dwyer, profesor z Duke University uważa, że w przyszłości magistrant w uniwersyteckim laboratorium będzie w stanie w ciągu jednego dnia wyprodukować więcej układów scalonych niż obecnie wynosi światowa miesięczne produkcja krzemowych chipów. Ma to być możliwe dzięki zastosowaniu DNA do wytwarzania układów. Podczas swoich najnowszych eksperymentów Dwyer wykazał, że mieszając odpowiednio przygotowane fragmenty DNA z innymi molekułami można stworzyć miliardy niewielkich, identycznych struktur przypominających wyglądem gofry. Ze struktur tych można następnie budować urządzenia. Gdy potraktujemy chromofory światłem, zaabsorbują je wzbudzając elektrony. Uwolniona energia przechodzi do innego typu chromoforu położonego obok, który ją absorbuje i emituje światło o innej długości fali. Światło wejściowe różni się zatem od światła wyjściowego, a różnica ta może być z łatwością wykryta - mówi uczony. W ten sposób możemy uzyskać odpowiednik elektronicznych zer i jedynek. W DNA zamiast ładunku elektrycznego można użyć światła, by otrzymać taki sam efekt, a całość działa znacznie szybciej. Zdaniem profesora Dwyera możliwość szybkiego i taniego produkowania olbrzymiej liczby obwodów jest logicznym krokiem w dalszym rozwoju technologii. Fragmenty DNA można w łatwy i tani sposób przystosowywać do własnych celów, a uczony wykorzystał naturalną tendencję kwasu dezoksyrybonukleinowego do przyczepiania się w odpowiednie miejsca innych fragmentów. To jak wrzucenie puzzli do pudełka i wstrząsanie nim, co pozwala puzzlom samodzielnie odnaleźć właściwe sobie miejsce. My wzięliśmy miliardy puzzli, umieściliśmy je w jednym miejscu i uzyskaliśmy miliardy kopii jednego puzzla - powiedział uczony. Podczas eksperymentów stworzono "puzzla" z 16 części z chromoforami ulokowanymi na krawędziach "puzzla". Możliwe jest oczywiście tworzenie fragmentów z większej liczby części. Dwyer zauważa, że DNA można będzie używać nie tylko do tworzenia układów obliczeniowych. Jego technika sprawdzi się też np. w biomedycynie, gdyż nanostruktury są czujnikami, a zatem możliwe jest tworzenie z nich np. bloków odpowiedzialnych za wykrywanie konkretnych białek, towarzyszących konkretnym chorobom.
  9. Kiedy na podstawie DNA syberyjskich okazów mamutów sprzed 43-25 tys. lat międzynarodowy zespół naukowców odtworzył hemoglobinę, okazało się, że w toku ewolucji u zwierząt tych wykształciło się specjalne przystosowanie do chłodnego klimatu. Pozwalało ono kopalnym słoniom ochładzać kończyny, by zminimalizować utratę ciepła (Nature Genetics). Przywrócenie do życia złożonych białek wymarłych gatunków, takich jak mamuty włochate, było nadzwyczajnym osiągnięciem. To prawdziwa paleobiologia, ponieważ możemy badać i mierzyć funkcjonowanie tych zwierząt, jakby dziś nadal żyły obok nas – opowiada prof. Alan Cooper, dyrektor Australijskiego Centrum Badania Starożytnego DNA (Australian Centre for Ancient DNA, ACAD) na Uniwersytecie w Adelajdzie. To w kierowanej przez niego instytucji udało się zsekwencjonować mamucią hemoglobinę. Podobnego zdania jest prof. Kevin Campbell z University of Manitoba, który cieszy się, że udało się odtworzyć fizjologiczne cechy zwierzęcia nieistniejącego od wielu tysięcy lat. Nasze podejście otwiera drogę do badania biomolekularnych i fizjologicznych charakterystyk wymarłych gatunków, nawet jeśli chodzi o właściwości, które nie pozostawiły śladu w zapisie kopalnym. Wszystko zaczęło się 7 lat temu, gdy Campbell skontaktował się z Cooperem i zasugerował, że warto byłoby odtworzyć hemoglobinę mamutów. Mimo wątpliwości, Cooper przyjął propozycję. Zespół przełożył sekwencje odpowiadające hemoglobinie Mammuthus primigenius na RNA i wprowadził je do bakterii E. coli. To właśnie pałeczki okrężnicy ostatecznie wyprodukowały żądane białko. Campbell cieszy się, że pozyskane w ten sposób cząsteczki hemoglobiny są takie same jak te, które ukazałyby się oczom i szkiełkom naukowców, gdyby cofnęli się w czasie i pobrali krew od mamuta przemierzającego tundrę. Członkowie ekipy przeprowadzili szereg testów fizjologicznych oraz modelowanie chemiczne. Trzy niezwykłe zmiany w sekwencji białka pozwoliły mamuciej krwi dostarczać tlen do komórek nawet przy bardzo niskich temperaturach. Wskazuje to na przystosowanie do środowiska arktycznego – przekonuje prof. Roy Weber z Uniwersytetu w Århus.
  10. Badacze na całym świecie nie ustają w pracach nad rozwojem nanotechnologii. Nanomateriały o nieosiągalnych dotąd strukturach już rewolucjonizuję naukę i technologię, ale ambicje są większe. Mikroskopijnej, nanometrowej wielkości urządzenia to niełatwy cel, ale jego osiągnięcie będzie kolejną rewolucją. Od dawna duże nadzieje pokładane są w specyficznych związkach chemicznych, zwanych rotaksanami, które mogą stanowić „trybiki" nanourządzeń. Rotaksanami od dawna zajmowała się chemia organiczna. Są to związki będące połączeniem dwóch cząsteczek, ale połączeniem nie chemicznym, a mechanicznym. Jedna z nich stanowi jak gdyby oś ze zgrubieniami, „stoperami" na końcach, na niej umieszczona jest druga cząsteczka na podobieństwo koła na osi, które nie spada dzięki stoperom. Podobieństwo do znanych nam układów mechanicznych daje nadzieje na wykorzystanie ich do budowy bardziej skomplikowanych struktur i urządzeń. Zbudowaniem nowych, lepszych rotaksanów zajęli się naukowcy z Life & Medical Sciences Institute (LIMES) na uniwersytecie w Bonn: dr Damian Ackermann oraz prof. Michael Famulok. Ich pomysł na udoskonalenie tych związków to wykorzystanie do ich budowy znanych nam samoorganizujących się cegiełek: DNA. Ale nie interesowała ich tym razem zdolność DNA do przenoszenia informacji genetycznej. Skupili się na szczególnych mechanicznych właściwościach helisy DNA: jej podwójna spirala jest wyjątkowo stabilną i trwałą strukturą. Można nią operować niemal dowolnie: rozdzielenie dwóch strun w dowolnym miejscu pozwala utworzyć punkty połączeń z innych fragmentami i związkami, pełniącymi inne funkcje. W ten sposób można teoretycznie utworzyć bardzo złożoną strukturę, czy maszynerię. Badacze porównują to do budowania z klocków, dających szerokie możliwości. Tak właśnie prezentuje się nowy rodzaj rotaksanu, stworzony przez niemieckich biochemików. Osadzone na „ośce" kółko może się swobodnie obracać. Skoro mamy już oś i koło, to pora, żeby zaczęło się obracać, mamy na to kilka pomysłów. - mówią autorzy sukcesu - Naszym następnym celem jest skonstruowanie systemów, w których będzie można kontrolować ruch w nanoskali. Możliwe będzie także łączenie tych mechanicznych „trybików" z systemami biologicznymi, jak białkami. Jakie będą ostateczne rezultaty - jeszcze nie wiadomo, przed badaczami długa droga. Ale jest to znaczący przełom i fundamenty pod projektowanie różnych nanomechanicznych systemów opartych na mechanicznych właściwościach podwójnej spirali DNA. Mechanizmów, które do tej pory wydawały się nie możliwe.
  11. Kod genetyczny to odkrycie z początku lat sześćdziesiątych, od tego czasu na jego poznawaniu spędzają czas - i fundusze - niezliczone rzesze naukowców. Potrafimy już nim nieco manipulować, regularne stały się doniesienia - chwalenie się - o odczytaniu pełnej sekwencji kodu DNA już to człowieka, już to innych gatunków. Laikowi może się wydawać, że wiemy wszystko, w rzeczywistości przed nami wciąż ogromne pole do odkryć przełomowych. Takich jak to, którego dokonali szwajcarscy uczeni: prof. Yves Barral, prof. Gaston Gonnet oraz informatyk, dr Gina Cannarozzi. Każda komórka organizmu zawiera kompletną informację genetyczną - ciąg deoksyrybonukleotydów. Konieczne dla rozwoju i zachowania organizmu fragmenty kodu są przeznaczone dla różnych protein, w tym celu komórki potrafią rozszyfrować kod, dzięki któremu wiadomo, który jego fragment tworzy plan której proteiny. Niestety, ta wiedza nie wystarczała nam do pełnego zrozumienia, jak działa cała maszyneria. Nieznany dotąd genetyczny subkod jaki odkryto, pozwoli na niespotykany dotąd wgląd w sposób działania DNA i pozwoli lepiej go zrozumieć. Odpowiada on za szybkość, z jaką konkretny „produkt" jest wytwarzany przez komórkę. W pewnych warunkach reakcja komórki musi być natychmiastowa - na przykład w przypadku uszkodzenia samego DNA, czy stanu zatrucia. W innych geny reagują powoli. Teraz ta wiedza stała się dostępna. Nowo odkryty subkod pozwoli też nareszcie zrozumieć procesy życiowe komórek na poziomie molekularnym, zajrzeć w komórkowe specjalistyczne „fabryki" - rybosomy. Poza wiedzą teoretyczną jego odkrycie przełoży się również na bardzo konkretne, pragmatyczne korzyści - odczytywanie informacji o ekspresji genów stanie się możliwe bezpośrednio przy pomocy analizy kodu genetycznego. Zbędne staną się, konieczne dotychczas, drogie i czasochłonne badania laboratoryjne. To bezcenne odkrycie pozwoli wpływać nam na działanie wewnątrzkomórkowej maszynerii i umożliwi produkcję lepszych, skuteczniejszych, a także tańszych terapii genowych. Zastosowań będzie wiele i trudno wszystkie wyliczać, ale na przykład ingerencja we wspomniany fragment kodu DNA w komórkach produkujących insulinę pozwoli łatwo zwiększyć jej produkcję. Odkrycie powstało dzięki współpracy dwóch placówek: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologi w Zurychu) oraz Swiss Institute of Bioinformatics (Szwajcarskiego Instytutu Bioinformatyki), stanowi doskonały przykład uzupełniania się nauk biologicznych i informatycznych.
  12. Zespół prof. Stuarta Lindsaya z Arizona State University opracował technologię, która może okazać się przełomowym rozwiązaniem w dziedzinie badań genetycznych. Wynalazek opracowany przez badaczy z Arizony pozwala na sekwencjonowanie DNA na podstawie pomiaru właściwości elektrycznych zasad azotowych kodujących informację genetyczną. Technologia zaproponowana i przetestowana przez zespół prof. Lindsaya opiera się na wykorzystaniu mikroskopii sił atomowych. Metoda ta pozwala na identyfikację cząsteczek (lub, tak jak w przypadku np. DNA, ich podjednostek) na podstawie pomiaru siły, z jaką elektrony krążące wokół tej cząsteczki (podjednostki) odpychają elektrodę mikroskopu. Prawdopodobnie największym osiągnięciem badaczy z Arizony jest opracowanie specjalnej powłoki, zdolnej do wymuszania odpowiedniej orientacji przestrzennej na zasadach azotowych (jednostkach kodujących informację genetyczną, ułożonych jedna za drugą wzdłuż nici DNA). Dzięki pokryciu tym materiałem elektrod mikroskopu uczonym udało się ograniczyć liczbę fałszywych sygnałów mogących zaburzyć pomiar. Sekwencjonowanie nici DNA z wykorzystaniem nowej metody wymaga przeciągnięcia jej przez wnętrze superwąskiego (2,5 nm szerokości) otworu w sposób przypominający nawlekanie nici na igłę. Każda z zasad azotowych przesuwająca się pomiędzy elektrodami jest wówczas wychwytywana przez nową powłokę, a następnie wykonywany jest pomiar ładunku należących do niej elektronów. Dzięki porównaniu uzyskanych w ten sposób danych z bazą tzw. sygnatur elektronowych aparat przypisuje następnie każdy z pozyskanych sygnałów do jednej z zasad azotowych. Opracowanie metody szybkiego i taniego sekwencjonowania DNA jest uznawane za jedno z największych wyzwań współczesnej biologii i medycyny. Technologia zaproponowana przez zespół prof. Lindsaya nie jest jedyną próbą realizacji tego celu - o kilku innych pisaliśmy już w KopalniWiedzy. Z pewnością warto jednak śledzić jej losy, gdyż już niedługo właśnie ona może stać się kamieniem milowym w dziedzinie nowoczesnej diagnostyki.
  13. Wszystko wskazuje na to, że włoski zespół, którego pracami kieruje Donato Matassino z Konsorcjum Biotechnologii Eksperymentalnej z Benevento w południowej Szampanii, zamierza wskrzesić tura. Ma do tego dojść dzięki potomkom Bos primigenius, a konkretnie dzięki analizom ich materiału genetycznego i przeprowadzonemu na ich podstawie selektywnemu krzyżowaniu współczesnych ras bydła. Ostatni tur - samica - zmarł w Polsce w 1627 r. Te olbrzymie zwierzęta imponowały ludziom już od czasów prehistorycznych. To one zostały uwiecznione w rysunkach naskalnych z jaskini Lascaux we Francji czy w Altamirze w Hiszpanii. Pisał też o nich Juliusz Cezar w dziele O wojnie galijskiej. Wg niego, były tylko nieco mniejsze od słoni i stanowiły ulubiony łup polujących plemion germańskich. Zwierzę znalazło też poczesne miejsce w folklorze Teutonów – ludu germańskiego zamieszkującego pierwotnie tereny nad Łabą. W starożytności zabicie tura stanowiło akt odwagi, a rogi przerabiano potem w wykładane srebrem pojemniki na napoje. Do dziś kilka europejskich miast ma B. primigenius w swoich herbach. Z dużych ras bydła współcześnie tury przypomina w największym stopniu szkocka rasa wyżynna (ang. Highland cattle) oraz białe bydło z włoskiego regionu Maremma. Zostały one ze sobą skrzyżowane. Naukowcy podkreślają, że po raz pierwszy rozpisano genom tura, dzięki czemu wiedzą, jakie zwierzę zamierzają odtworzyć. Byliśmy w stanie przeanalizować DNA z zachowanego materiału kostnego. Na tej postawie stworzyliśmy pobieżną mapę genetyczną, która pozwoli nam wyhodować zwierzęta niemal identyczne z turami. Zakończyliśmy już pierwszą "kolejkę" krzyżówek między trzema rasami z Wielkiej Brytanii, Hiszpanii i Włoch. Teraz musimy poczekać, by zobaczyć, jakie cielęta uzyskaliśmy – wyjaśnia Matassino. Rozpoczęty w 2008 r. projekt jest z pewnością długoterminowy, minie bowiem kilka lat, zanim wszystkie szukane geny wystąpią w danym pokoleniu. Naukowiec nadmienia, że warto na to poczekać, ponieważ ze względu na rozmiary tury powinny dawać więcej mleka i mięsa na akr niż zwykłe krowy. Dr Claire Barber z Rare Breeds Survival Trust dodaje, że ostatnimi czasy odtworzono kilka rzadkich ras, m.in. świnie Cumberland. Wg pani ekspert, zrekonstruowane zwierzęta przypominają stare rasy tylko wyglądem, a genetycznie się od nich różnią. By uzyskać tura, trzeba by skrzyżować rasy o genomie bardzo podobnym do turzego. Najbliżsi krewni, jakich można znaleźć w Zjednoczonym Królestwie, to [...] rasy Chillingham i Vaynol. Pani doktor zwraca też uwagę na jeszcze jedno zagadnienie: jak traktować zwierzęta, jeśli uda się je, oczywiście, odtworzyć, które rozmiarami i temperamentem będą przypominać nosorożca. Już zwykłe dzikie bydło ma trudny charakter, a tury nie wydają się wcale przyjaźniejsze. Poprzednim razem w latach 30.-40. XX wieku próbowano zrekonstruować tura na rozkaz Hitlera. Führer zażądał wtedy od dwóch niemieckich zoologów – braci Lutza i Heinza Hecków, dyrektorów ogrodów zoologicznych w Berlinie i Monachium - odtworzenia gatunku w ramach działań wzmacniających wiarę w wyższość rasową i eugenikę. Rezultat ich starań to bydło Hecka, które przypominało tury fizycznie, ale już nie genetycznie. Herman Goering zamierzał wprowadzić B. primigenius do olbrzymich rezerwatów dla myśliwych, utworzonych na podbitych terenach Europy Wschodniej.
  14. Naukowcy z Uniwersytetu Bostońskiego opracowali metodę sekwencjonowania DNA pozwalającą na uniknięcie amplifikacji, czyli namnażania materiału pobranego do badania. To ogromny krok naprzód, ponieważ można w ten sposób pominąć niezwykle kosztowny i czasochłonny etap procedury. Wynalazek zespołu dr. Meniego Wanunu opiera się na wykorzystaniu szerokich na zaledwie 4 nm nanoporów wydrążnych w warstwie azotku krzemu (SiN). Otwory te są na tyle małe, że może przez nie przejść tylko jedna cząsteczka DNA, zaś ocena sekwencji informacji genetycznej odbywa się na podstawie pomiaru zmian pola elektrycznego podczas przechodzenia molekuły przez otwór. Największym problemem, jakim musieli się zmierzyć badacze z Bostonu, było nakierowanie cząsteczek wprost do porów. Efekt taki udało się osiągnąć dzięki wytworzeniu gradientu stężeń soli: im bliżej poru, tym bardziej stężony stawał się roztwór, co powodowało wzrost jego przewodności elektrycznej. Ponieważ cząsteczki DNA także posiadają ładunek elektryczny, pod wpływem prądu kierowały się one wprost do otworów. Podczas przenikania nici DNA przez płytkę na obwodzie porów wykonywane były pomiary przewodności elektrycznej. Ponieważ każda z zasad azotowych kodujących informację genetyczną posiada unikalne właściwości elektryczne, ich pomiar pozwalał na bezpośrednie określenie sekwencji badanej cząsteczki. Dotychczasowe próby urządzenia obejmowały ocenę sekwencji cząsteczek DNA o długości 800 par zasad (pz) oraz 8000 pz. To niewiele, biorąc pod uwagę np. rozmiar ludzkiego genomu, wynoszący 3 miliardy pz, lecz nie można zapominać, iż jest to dopiero prototyp aparatu. Możliwość pominięcia etapu amplifikacji DNA jest za to kolosalnym krokiem naprzód, który pozwoli na znaczne przyśpieszenie całego badania oraz obniżenie jego kosztów.
  15. Czy DNA ojca może wpływać negatywnie na długość życia potomstwa wyłącznie dlatego, że... pochodzi od ojca? Wygląda na to, że tak. Świadczą o tym wyniki studium przeprowadzonego przez zespół prof. Tomohiro Kono z Tokijskiego Uniwersytetu Rolniczego. Aby ocenić wpływ pochodzenia DNA rodziców na długość życia potomstwa, badacze wyhodowali myszy o genomach uzyskanych z DNA dwóch samic. Aby tego dokonać, pobrano niedojrzałe komórki jajowe od jednodniowych samic myszy, a następnie zmodyfikowano aktywność ich genów tak, by uzyskać komórki praktycznie identyczne w stosunku do plemników. DNA uzyskanych komórek wszczepiono następnie do dojrzałych komórek jajowych pozbawionych własnego materiału genetycznego (każda komórka jajowa została zapłodniona materiałem genetycznym z dwóch "plemników"), zaś zapłodnione komórki wszczepiono do organizmów matek zastępczych. Do przeprowadzenia eksperymentu wykorzystano łącznie 13 myszy uzyskanych dzięki połączeniu DNA pozyskanego od dwóch samic oraz 13 osobników spłodzonych w sposób naturalny. Jak się okazało, zwierzęta z pierwszej grupy żyły niemal o 1/3 dłużej (841,5 dni vs 655,5 dni) od zwierząt z grupy kontrolnej. Co więcej, cieszyły się one pełnią zdrowia, zaś ich układ odpornościowy działał nieco lepiej niż u osobników z grupy kontrolnej. Zmodyfikowane zwierzęta były także wyraźnie mniejsze i lżejsze od zwierząt z grupy kontrolnej. Przyczyna zaobserwowanego zjawiska nie została dotychczas jednoznacznie ustalona. Na podstawie wcześniejszych badań prof. Kono uważa jednak, że wydłużenie życia może być związane z zablokowaniem aktywności genu Rasgrf1. Wiadomo bowiem, że jego kopia otrzymana od ojca jest zwykle bardziej aktywna od tej odziedziczonej po matce, zaś jednym z podstawowych efektów jej działania jest pobudzenie wzrostu zwierzęcia. Być może jest więc tak, że otrzymanie obu kopii Rasgrf1 od samic może odpowiadać za niewielką masę ciała badanych myszy, a wydłużenie życia jest nowym, nieznanym dotychczas efektem działania tego genu. Odkrycie dokonane przez zespół prof. Kono potwierdza, że dla funkcjonowania organizmu istotna jest nie tylko sama treść informacji genetycznej, lecz także aktywność poszczególnych genów. Dokładniejsze zrozumienie tego zjawiska jest niezwykle ważne także z punktu widzenia badań nad fizjologią organizmu człowieka.
  16. Łączna długość nici DNA w komórkach człowieka wynosi niemal dwa metry, a mimo to komórkowa maszyneria enzymatyczna doskonale radzi sobie z wykrywaniem i naprawą uszkodzeń genomu. Jak to możliwe? Badacze z University of North Texas twierdzą, że poznali możliwe wyjaśnienie tego fenomenu. Zdaniem zespołu dr. Arkady'ego Krokhina, swoją niezwykłą zdolność do kontroli własnego stanu DNA zawdzięcza... właściwościom elektrycznym. Mówiąc ściślej, z przedstawionych przez nich danych wynika, że odcinki DNA zwane intronami, które należą do genów, lecz nie przenoszą informacji wykorzystanej np. podczas syntezy białka, wykazują stosunkowo niski poziom przewodnictwa elektrycznego. Dla porównania, eksony, czyli sekwencje kodujące, są stosunkowo dobrymi przewodnikami. Swoją zdolność do przewodzenia ładunków elektrycznych eksony zawdzięczają budowie chemicznej, umożliwiającej powstanie puli tzw. elektronów zdelokalizowanych. Oznacza to, że nie są one ściśle związane z żadnym atomem i posiadają znaczny zakres ruchliwości. Z fizycznego punktu widzenia ich ruch wzdłuż nici DNA nie różni się praktycznie od przepływu elektronów w typowym przewodzie elektrycznym. Badacze z Teksasu spekulują, że odkryte zjawisko może być wykorzystywane przez wewnątrzkomórkowe systemy wykrywania uszkodzeń DNA. Jeżeli bowiem charakterystyka przepływu ładunków w cząsteczce ulega zaburzeniu, może to oznaczać, że doszło w nim do uszkodzenia materiału genetycznego. Po wstępnym "namierzeniu" wady na miejsce mogłyby być przywoływane enzymy naprawcze, które zajęłyby się odbudową nici DNA. Dokonane odkrycie może także wyjaśniać, dlaczego jedne miejsca w genomie są bardziej podane na mutacje (czyli utrwalone uszkodzenia DNA przekazywane komórkom potomnym) od innych. Zdaniem dr. Krokhina może się tak dziać, ponieważ "pomiar" przewodnictwa elektrycznego niektórych odcinków nici DNA może być utrudniony. Trzeba przyznać, że hipoteza zaproponowana przez naukowców z Teksasu jest dość odważna. Nietrudno jednak zauważyć, że jest ona także bardzo spójna, zaś powtarzalność różnic pomiędzy eksonami i intronami rzeczywiście dają do myślenia. Ewentualne potwierdzenie lub odrzucenie teorii o "elektrycznym" wykrywaniu uszkodzeń DNA będzie jednak wymagało dalszych badań.
  17. W Nature Nanotechnology ukazał się artykuł, w którym brytyjscy naukowcy informują, że nanocząstki używane obecnie w medycynie mogą pośrednio uszkadzać DNA. Eksperymenty przeprowadzone w Southmead Hospital w Bristolu wykazały, że używanie nanocząstek może być niebezpieczne. Najpierw naukowcy pod kierunkiem doktora Charlesa Case'a wyhodowali wielowarstwową błonę ochronną, naśladującą błony znajdujące się w ludzkich tkankach, jak np. bariera mózg-krew. Pod błoną umieścili ludzkie komórki fibroblastów, a nad nimi nanocząstki kobaltowo-chromowe. Stop tych metali od dłuższego czasu jest używany w implantach stawów, a od pewnego czasu wykorzystuje się jego nanocząsteczki do transportowania leków. Wcześniejsze badania wykazały, że wystawienie na działanie dużych ilości stopu kobaltu i chromu może poważnie uszkadzać DNA. Uczeni nie wiedzieli dotychczas, jak do tego dochodzi. Najbardziej jednak zaskoczyła ich skala zniszczeń. Nie tylko doszło do nich po drugiej stronie bariery, ale były one tak poważne, jakby bariera w ogóle nie istniała - mówi doktor Case. Początkowo uczni sądzili, że nanocząstki przeniknęły przez miniaturowe szczeliny w barierze. Jednak po jej drugiej stronie nie wykryto obecności metali, a gdy eksperyment powtórzono ze znacznie większymi cząstkami, uszkodzenia były takie same. Możemy jedynie stwierdzić, że do uszkodzenia DNA doszło wskutek pośredniego oddziaływania zależnego, związanego z przekazywaniem sygnałów między komórkami - powiedział doktor Gevdeep Bhabra, chirurg z Southmead. Wspomniane badania są też bardzo istotne z innych względów. Być może pozwolą na opracowanie technik leczenia przez bariery, bez konieczności ich przekraczania. Niewykluczone, że umożliwi też poznanie dróg, którymi wirusy czy priony przekraczają bariery.
  18. Tasmańska policja posłużyła się krwią spożytą przez znalezioną na miejscu zbrodni pijawkę, by dzięki analizie DNA zidentyfikować jednego z dwóch mężczyzn, którzy 8 lat temu napadli na 71-letnią staruszkę. Jak opowiada detektyw Mick Johnston, pijawka była tylko jednym z wielu dowodów znalezionych na farmie Fay Olson. Skoro jednak nie zauważono śladów ugryzień ani na ciele ofiar, ani policjantów, stróże prawa uznali to za okazję do zidentyfikowania kryminalisty. W 2008 roku krew z pijawki została dopasowana do 54-letniego Petera Cannona, aresztowanego i sądzonego za przestępstwa związane z narkotykami. Dzięki temu prokurator mógł oskarżyć mężczyznę także o napad z początku XXI wieku. Razem z kolegą, który nie został dotąd złapany, wtargnął on do domu Olson. Napastnicy zasłonili twarze czarnymi kapturami. Byli uzbrojeni w pałki. Związali staruszkę i skrępowali jej kostki paskiem. Po splądrowaniu domu ukradli 500 dolarów. Prokurator John Ransom wyjawił, że pijawkę znaleziono obok łóżka. Sprawa z wysysającym krew zwierzęciem jest ewenementem na skalę światową. Nigdy dotąd śledczy i sąd nie wykorzystali uzyskanego w ten sposób dowodu.
  19. Testy DNA przeprowadzone na udostępnionej przez Rosjan czaszce Adolfa Hitlera wykazały, że szczątki nie należą do przywódcy III Rzeszy. Naukowcy z University of Connecticut doszli do wniosku, że Rosjanie od 1945 roku przechowywali u siebie czaszkę kobiety, która w chwili śmierci miała około 40 lat. Kości są bardzo cienkie, kości męskie są grubsze. A szwy spajające czaszkę wyglądają jak u osoby w wieku poniżej 40. roku życia - mówi archeolog NIck Bellantoni. Adolf Hitler urodził się w 1889 roku. W roku 1945 miał więc lat 56. Badana czaszka raczej nie należy też do Ewy Braun, wieloletniej towarzyszki Hitlera, i jego żony przez ostatnie kilkadziesiąt godzin życia. Co prawda w 1945 roku miała ona 33 lata, jednak otruła się, więc w jej czaszce nie powinno być dziury po kuli. Oficjalna wersja śmierci Adolfa Hitlera mówi, że popełnił on samobójstwo w swoim bunkrze w Berlinie, a jego zwłoki zostały spalone w kraterze po bombie. W maju 1945 roku Rosjanie wykopali szczątki i zabrali je do Moskwy. Wówczas znaleźli tylko fragment czaszki, który został zidentyfikowany na podstawie uzębienia. Rok później, na polecenie Stalina, który podejrzewał, że Hitler sfingował swoją śmierć, odnaleziono resztę czaszki.
  20. Technika DNA origami, czyli tworzenie struktur przestrzennych z wykorzystaniem odpowiednio przygotowanych nici kwasu deoksyrybonukleinowego, osiągnęła nowy poziom rozwoju. Dzięki eksperymentom przeprowadzonym przez badaczy z Brigham Young University (BYU) z cząsteczek DNA udało się stworzyć kompleksy przypominające swoim kształtem... litery alfabetu. Dlaczego tworzenie tak błahych struktur jest w ogóle traktowane jako badania naukowe? Odpowiedź jest prosta: ich powstanie jest dowodem na możliwość tworzenia nanocząstek o ściśle zaplanowanym kształcie i wielkości oraz wartości kątów pomiędzy poszczególnymi elementami. Potencjalne zastosowania dla takich konstrukcji są niezliczone i obejmują m.in. tworzenie mikroskopijnych przewodów elektrycznych czy gotowych części do nanomaszyn. Cząsteczki DNA origami powstają w wyniku działania zasady komplementarności. Zgodnie z nią, dwie jednoniciowe cząsteczki DNA (lub dwa odcinki tej samej nici) łączą się ze sobą niczym połowy zamka błyskawicznego i tworzą nić podwójną tylko wtedy, gdy ich fragmenty zawierają wzajemnie dopasowaną (komplementarną) sekwencję zasad azotowych. Synteza cząsteczek o odpowiedniej sekwencji zasad umożliwia więc stworzenie kompleksu o ściśle zaplanowanych miejscach łączenia się nici. W praktyce okazuje się, że sama zasada komplementarności nie wystarcza, by stworzyć wiele nieskomplikowanych, lecz ważnych kształtów, takich jak np. kąt prosty. Naukowcy z BYU znaleźli jednak sposób na rozwiązanie tego problemu. Aby uzyskać wiązki DNA rozchodzące się pod kątem ok. 90°, zsyntetyzowano cząsteczki, w których połączeniu w paru ulegały długie sekwencje zasad. Powstanie takich struktur oznaczało usztywnienie całej nici, dzięki czemu powstały "linie proste". Miejsca, w których zasady azotowe pochodzące z poszczególnych odcinków nie uległy połączeniu w pary, były znacznie bardziej elastyczne i stawały się naturalnymi "zawiasami", w których dochodziło do wygięcia nici. Dzięki odpowiedniemu rozmieszczeniu miejsc "zawiasowych" udało się rozłożyć wewnętrzne naprężenia wewnątrz cząsteczki tak, by najkorzystniejszą termodynamicznie (a więc przyjmowaną w większości przypadków) konfiguracją było wygięcie tych regionów pod kątem prostym. Efektem pracy naukowców z Brigham była synteza cząsteczek przypominających swoim kształtem inicjały nazwy ich uczelni: BYU. Z pozoru jest to tylko niewinna zabawa, lecz ukazuje ona ogromny potencjał tkwiący w nowej wersji DNA origami. Choć metoda "składania" DNA jest wciąż w powijakach, już dziś można przewidzieć jej możliwe zastosowania. Wytworzone cząsteczki mogą posłużyć np. jako rusztowania, na których osadzana będzie warstwa przewodnika elektrycznego, z którego powstanie następnie miniaturowy przewód W podobny sposób, tylko z wykorzystaniem materiałów o większej wytrzymałości mechanicznej, można by produkować elementy nowoczesnych maszyn lub różnego rodzaju tworzywa. Nietrudno więc zauważyć, że umiejętne manipulowanie podstawowym nośnikiem informacji biologicznej daje nam znacznie więcej, niż tylko możliwość kontrolowania procesów zachodzących w organizmach żywych. Zdjęcia cząstek stworzonych przez badaczy z BYU są dostępne na tej stronie.
  21. Komórki osób regularnie pijących herbatę są pod względem biologicznym wyraźnie młodsze od tych pobranych od osób przyjmujących inne napoje - donoszą naukowcy z Uniwersytetu Hongkońskiego. Zdaniem autorów, o świetnej kondycji miłośników herbaty świadczy bardzo niski stopień uszkodzeń specyficznych odcinków DNA. Celem studium było zbadanie długości telomerów - sekwencji DNA zlokalizowanych na końcach chromosomów. Odcinki te działają niczym żywe tarcze - podczas każdego podziału komórkowego, gdy fragmenty DNA zlokalizowane na końcach chromosomów są bezpowrotnie tracone, zniszczeniu ulegają właśnie telomery, a nie znacznie cenniejsze sekwencje, czyli geny. Charakterystyczna natura telomerów jest cennym narzędziem badawczym. Jeżeli bowiem wiadomo, że skracają się one po każdym podziale komórkowym, to oznacza to, że pomiar ich długości pozwala na określenie biologicznego "wieku" komórki, czyli liczby podziałów, które przeszła ona w swoim życiu. Dzięki badaniom prowadzonym w ostatnich latach wiemy też, że telomery są silnie narażone na stres oksydacyjny, czyli niszczenie przez agresywne utleniacze. Oba te czynniki sprawiają, że pomiar długości telomerów jest doskonałym wyznacznikiem skali uszkodzeń, na które jest narażona dana tkanka. Aby sprawdzić, czy DNA komórek można ochronić przed uszkodzeniami dzięki piciu herbaty, naukowcy z Hong Kongu pobrali próbki DNA od 976 mężczyzn oraz 1030 kobiet w wieku powyżej 65 lat. Dodatkowo, aby zwiększyć wiarygodność zebranych informacji, osoby te poproszono o wypełnienie kwestionariuszy dotyczących nawyków żywieniowych. Jak wykazali autorzy studium, telomery u osób pijących co najmniej 750 ml herbaty dziennie były wyraźnie dłuższe od analogicznych sekwencji występujących u osób przyjmujących inne napoje. Różnica długości telomerów, wynosząca 4,6 tysiąca par zasad DNA, w normalnych warunkach odpowiada różnicy wieku wynoszącej 5 lat. Swoje ochronne właściwości herbata zawdzięcza przede wszystkim rozpuszczalnym w wodzie polifenolom - związkom o charakterze silnych przeciwutleniaczy, występującym przede wszystkim w herbacie zielonej. Wygląda więc na to, że spożywanie tego napoju naprawdę może opóźnić starzenie się naszych organizmów.
  22. Akademicy z Uniwersytetu w Uppsali wyekstrahowali długie fragmenty DNA z suszonych i sprasowanych roślin, zbieranych w XVIII wieku przez terminatora Karola Linneusza Adama Afzeliusa (Taxon). Profesor Katarina Andreasen zamierza sprawdzić, czy rośliny hodowane obecnie w Linneuszowskiej posiadłości Hammarby przypominają gatunki rosnące niegdyś w ogrodzie samego mistrza. W otoczeniu muzeum, będącego popularnym celem wycieczek rzesz turystów, można zaleźć wiele roślin o nieznanym pochodzeniu. Nie wiadomo, czy są tu od czasów Linneusza. Badania genetyczne pozwolą to rozstrzygnąć oraz odpowiedzieć na pytanie o ograniczenia metod sekwencjonowania DNA w starym materiale roślinnym. Wygląda na to, że sprawdzają się one w odniesieniu do okazów sprzed ponad 200 lat. Oznacza to, że będzie można poddać badaniom egzemplarze zgromadzone w herbariach na całym świecie, co bardzo ekscytuje panią profesor. Byłoby zabawnie wykazać, że stary materiał genetyczny jest identyczny jak w roślinach stanowiących ozdobę ogrodu w dzisiejszym Hammarby.
  23. Specjaliści z IBM-a i California Institute of Technology (Caltech) opracowali technologię umożliwiającą znaczne zmniejszenie rozmiarów i zwiększenie wydajności układów scalonych przy jednoczesnym obniżeniu ich zapotrzebowania na energię i kosztów produkcji. Ekspertom udało się połączyć techniki litografii i samoorganizowania się struktur układu scalonego. Wykorzystali w tym celu DNA, którego nici mogą służyć jako wzorzec dla osadzania węglowych nanorurek, cząstek metali czy nanokabli. Technika polega na przygotowaniu DNA o pożądanym kształcie i właściwościach poprzez umieszczenie w roztworze pojedynczych molekuł, które samoorganizują się dzięki interakcji pomiędzy pojedynczą długą nicią DNA wirusa, a mieszaniną różnych krótkich nici oligonukleotydów. Krótkie nici działają jak rodzaj wzorca, nadając długiej nici pożądanych kształt. Możliwe jest uzyskiwanie różnych kształtów poprzez odpowiednie manipulowanie oligonukleotydami. W ten sposób uzyskuje się strukturę, w której odległości pomiędzy poszczególnymi elementami wynoszą 6 nanometrów. Jej rozpiętość to 100-150 nanometrów, a grubość jest równa grubości DNA. Następnie za pomocą technik litograficznych na podłożu krzemowym tworzona jest matryca z punktami zaczepienia. Przygotowana jest tak, by poszczególne struktury DNA pasowały w konkretne miejsca i tylko w nich się zaczepiały. Dzięki takiemu podejściu możliwe będzie łatwe pokonanie granicy 22 nanometrów w produkcji układów scalonych. Do DNA umieszczonego na krzemie można bowiem mocować inne struktury, takie jak np. węglowe nanorurki, które stworzą obwód logiczny.
  24. Biologiczne komputery wykonane z DNA i innych molekuł, istnieją w wysoce wyspecjalizowanych laboratoriach. Potrafią wykonywać coraz bardziej skomplikowane zadania, ale ich obsługa nie jest prosta. Badacze z izraelskiego Instytutu Weizmanna stworzyli właśnie przyjazny użytkownikowi komputer biologiczny, który jest w stanie dokonywać skomplikowanych obliczeń. Pierwsze autonomiczne programowalne urządzenie wykorzystujące DNA powstało w 2001 roku w Instytucie Weizmanna, a jego twórcami byli profesor Ehud Shapiro wraz z zespołem. Niewielka molekuła, biliony razy mniejsza od kropli wody, była w stanie wykonać proste operacje, takie jak np. porównanie listy zer i jedynek i stwierdzenie, czy ich liczba była sobie równa. W 2004 roku ulepszona wersja komputera wykryła w próbce komórki rakowe i uwolniła molekuły, które je zniszczyły. W przyszłości takie biokomputery mogą być wstrzykiwane do ciała pacjenta, gdzie będą wykrywały choroby i je zwalczały. Teraz profesor Shapiro wraz z doktorantami Tomem Ranem i Shaiem Kaplanem poinformowali o skonstruowaniu biokomputera, zdolnego do "myślenia". Potrafi on dedukować, na zasadzie zaproponowanej przez Arystotelesa, wykorzystując operatory "jeśli", "to". Innymi słowy, gdy biokomputer otrzyma zbiór zasad, np. "Wszyscy ludzie są śmiertelni", "Sokrates jest człowiekiem" to prawidłowo odpowie na pytanie "Czy Sokrates jest śmiertelny". Biologicznemu komputerowi wgrano całą serię zasad i zadawano skomplikowane pytania. Wszystkie uzyskane odpowiedzi były prawidłowe. Jednocześnie Shapiro i jego zespół opracowali kompilator, który "tłumaczy" dane pomiędzy wysokimi językami programowania a kodem używanym do programowania DNA. Biokomputer został zbudowany z licznych nici DNA, które reprezentowały poszczególne zasady, dane i zapytania. Część z nici wyposażono w rodzaj lampy błyskowej emitującej zielone światło. I to właśnie w odpowiednich błyskach światła zakodowane były odpowiedzi. Całą bazę danych dla biokomputera umieszczono w kroplach wody.
  25. Naukowcy podjęli pierwszą opartą o analizę DNA próbę rekonstrukcji wymarłych ptaków moa. Posłużyli się przy tym bardzo starymi piórami sprzed mniej więcej 2500 lat, odkrytymi w schroniskach skalnych i jaskiniach Nowej Zelandii. Ekipa z Uniwersytetu w Adelajdzie i Landcare Research z dawnej ojczyzny nielotów stwierdziła na tej podstawie, że należały one do 4 różnych gatunków. Moa osiągały wysokość do 2,5 m i ważyły 250 kg. Przed pojawieniem się człowieka zdominowały faunę Nowej Zelandii. Wtedy jedynym ich wrogiem był orzeł Haasta (Harpagornis moorei). W XIII w. (ok. 1280 r.) pojawili się tu jednak Maorysi, którzy w krótkim czasie wytępili rodzinę Dinornithidae. Doktorant Nicolas Rawlence ze stanowiącego część uniwersytetu Australijskiego Centrum ds. Badania Starożytnego DNA podkreśla, że dotąd naukowcy nie wiedzieli, jak wyglądały poszczególne gatunki moa, a wyróżniono ich aż 10. Analizując DNA, byliśmy w stanie połączyć pióra z 4 gatunkami tych ptaków - moaka ciężkiego (Euryapteryx gravis), Pachyornis elephantopus, moakiem wyżynnym (Megalapteryx didinus) oraz Dinornis robustus. Badacze porównali pióra moa ze znalezionymi w osadach piórami modrolotek czerwonoczelnych, które zasiedlają te tereny również współcześnie. W ten sposób mogli stwierdzić, czy nie wyblakły lub nie zmieniły koloru. Zaskakujące jest to, że podczas gdy wiele gatunków miało podobne brązowe upierzenie, prawdopodobnie spełniające funkcję maskującą, niektóre miały pióra z białymi końcówkami, przez co wyglądały na nakrapiane – tłumaczy Rawlence. Jego współpracownik, dr Jamie Wood, sądzi, że jednolite ubarwienie to metoda skutecznego ukrywania się przed orłami Haasta. Dzięki swoim badaniom australisko-nowozelandzki zespół wykazał, że DNA można pozyskiwać nie tylko z końcówki dudki (calamus), ale ze wszystkich części pióra. Oznacza to, że dysponując muzealnymi eksponatami, będzie można zrekonstruować wiele wymarłych ptaków.
×
×
  • Create New...