Znajdź zawartość

Od dziesięcioleci naukowcy nie mogą dojść do porozumienia, gdzie na drzewie ewolucji należy umieścić żółwie. Zwierzęta te są tak odmienne od innych, że jedni uczeni, posiłkując się badaniami DNA, proponowali klasyfikowanie ich w pobliżu krokodyli i ptaków, a inni - biorąc pod uwagę cechy fizyczne żółwi - bliżej jaszczurek lub też w obrębie grupy obejmującej jaszczurki krokodyle i ptaki. Wiadomo, że przed około 300 milionami lat żółwie wyewoluowały od wspólnego przodka ptaków, jaszczurek i węży. Teraz Tyler Lyson, który niedawno ukończył Yale University, we współpracy z m.in. Kevinem Petersonem, paleobiologiem z Darthmouth College, wykorzystali nową metodę badania microRNA do zbadania zależności ewolucyjnych żółwi z innymi zwierzętami. Wspomnianą metodę opracował Peterson. Dzięki niej uczeni porównali setki microRNA anolisa zielonego (jaszczurka) z microRNA żółwia malowanego oraz amerykańskiego aligatora. Odkryli, że cztery microRNA powtarzały się u jaszczurki i żółwia, ale były nieobecne u aligatora, nie występują też u krokodyli czy ptaków. Różne microRNA rozwijają się dość szybko, ale gdy już się pojawią, pozostają niezmienione. Tworzą w ten sposób rodzaj mapy molekularnej, pozwalającej na śledzenie przebiegu ewolucji gatunku - mówi Peterson. Wyniki badań Lysona i Petersona opublikowano w magazynie Biology Letters. Obalają one wcześniejsze badania sytuujące żółwie bliżej krokodyli niż jaszczurek. Lyson zauważa, że poprzednie badania bazowały na próbkach kilkudziesięciu genów i nie dawały jednoznacznej odpowiedzi, podczas gdy w czasie najnowszych badań przeanalizowano tysiące microRNA. Nasze dane jednoznacznie umiejscawiają żółwie obok jaszczurek. Jednak dane same w sobie nie są bezbłędne. Potrzebne są dalsze badania, by jednoznacznie udowodnić, ze żółwie i jaszczurki są ewolucyjnie spokrewnione - mówi Lyson.

Specjalny komputerowy algorytm pomógł w odkryciu triku, który stosuje jeden z wirusów w celu zamaskowania własnej obecności w organizmie. Opracowana przez izraelską doktorantkę Naamę Elefant metoda ma szansę stać się ważnym narzędziem, którego zastosowanie ułatwi zrozumienie interakcji pomiędzy wirusem i jego ofiarą. Obiektem badań pani Elefant, absolwentki studiów medycznych z niewątpliwym talentem informatycznym, były geny kodujące tzw. mikroRNA (miRNA). Są to krótkie nici kwasu rybonukleinowego (RNA), które mają zdolność do tzw. interferencji, czyli zakłócania produkcji białek przez komórkę. W naturalnych warunkach produkcja miRNA jest dla komórek niezbędna i pomaga im w rozwoju oraz utrzymaniu równowagi fizjologicznej, lecz manipulowanie tym procesem przez wirusa może zaburzyć naturalne procesy komórkowe i "zmusić" organizm do działania na korzyść intruza. W ramach eksperymentu izraelska badaczka analizowała sekwencję genomu ludzkiego wirusa cytomegalii (HCMV, od ang. Human Cytomegalovirus) i porównywała ją z sekwencją ludzkich genów przy uwzględnieniu wielu innych parametrów, takich jak np. konfiguracja przestrzenna powstających cząsteczek RNA. Aby umożliwić wykonanie tak złożonej analizy, pani Elefant stworzyła samodzielnie program komputerowy specjalny program, który nazwała RepTar, a następnie - w oparciu o dostępne dane na temat genów HCMV oraz ludzkich - poleciła mu poszukiwanie wspólnych sekwencji w genach obu gatunków. Analiza z użyciem RepTar wykazała, że wirus cytomegalii produkuje miRNA zdolne do znacznego obniżenia aktywności genów kodujących cząsteczki tzw. pierwszej klasy głównego układu zgodności tkankowej (MHC - od ang. Main Histocompatibility Complex). Są to struktury białkowe, których zadaniem jest prezentowanie na powierzchni komórki fragmentów protein znajdujących się w jej wnętrzu. Zahamowanie aktywności syntezy MHC oznacza, że komórka nie jest w stanie "poinformować" układu odpornościowego o obecności w jej wnętrzu białek wirusowych, przez co niemożliwa jest skuteczna reakcja na infekcję. Aby uwiarygodnić wyniki, przeprowadzono dodatkowe doświadczenie, tym razem ną żywych komórkach zainfekowanych wirusem. Wyniki eksperymentu potwierdziły przewidywania wszechstronnie utalentowanej lekarki - zaatakowane komórki rzeczywiście wykazywały znacznie obniżoną produkcję cząsteczek układu zgodności tkankowej. Pani Elefant jest pierwszym naukowcem, któremu udało się udowodnić fakt syntezy miRNA przez wirusy. Odkrycie to jest niezwykle ważne, gdyż może mieć znaczący wpływ na prace nad terapiami zwalczającymi nieuleczalne dziś choroby. Gdyby, na przykład, udało się utrzymać prawidłowy poziom produkcji MHC przez zaatakowane komórki, organizm miałby znacznie większe szanse na samodzielne zwalczenie infekcji. Oczywiście, istnieje wysokie prawdopodobieństwo, że analogiczne procesy zachodzą także w przypadku innych zakażeń (niekoniecznie wirusowych), lecz wymaga to dalszych badań. Wysiłki młodej lekarki zostały docenione przez rodaków, którzy przyznali jej Nagrodę Barenholza - wyróżnienie dla wybitnych naukowców narodowości izraelskiej. Wyniki jej badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Science.

Komputerowe modele obliczeniowe wykazały, że obydwie nici DNA, a nie jedna - jak dotychczas sądzono - są zdolne do bezpośredniego kodowania informacji, która jest następnie przepisywana na RNA. Odkrycie to jest o tyle ciekawe, że do tej pory sądzono, że tylko jedna z nici służy do kodowania RNA, a druga służy wyłącznie jako jej komplementarna kopia, tzn. jej "lustrzane odbicie". Dla każdej zasady bowiem jest przypisana na drugiej nici inna, ściśle określona, dzięki czemu znając sekwencję tylko jednej nici można odtworzyć drugą. Liczne typy RNA przechodzą proces translacji (tj. "przepisania" na sekwencję aminokwasów w białku) z wytworzeniem białka, podczas gdy inne RNA pełnią swoje funkcje w komórce w sposób bezpośredni. Pewne geny, kodujące tzw. miRNA (microRNA), istniejące w ludzkich komórkach w liczbie kilkuset, pełnią istotną funkcję regulacyjną w czasie rozwoju płodowego. Co ciekawe jednak, nowo odkryte geny, w przeciwieństwie do znanych dotychczas, były "zapisane" na tzw. nici matrycowej DNA, a nie na nici kodującej, jak dotychczas sądzono. Odkryto osiem takich par genów u myszy i kolejne dwie u drożdży. Cząsteczki miRNA składają się w struktury przypominające spinkę do włosów (tzn. ich końce są ze sobą spięte, a ich środkowa cześć tworzy pętlę), w której nici łączą się ze sobą na pewnym odcinku w parę podobnie jak w DNA tworząc podwójną nić. Tworzenie tej nici, podobnie jak w DNA, jest oparte o zasadę komplementarności (tzn. określone zasady zawsze łączą się tylko z inną, określoną zasadą). Dopiero po zajściu tego procesu miRNA przyjmuje swoją funkcję. Odkrycie Kellisa i Starka ma szansę stać się kamieniem milowym w zrozumieniu genomu i regulacji rozwoju osobniczego. Razem z wcześniejszym odkryciem miRNA otwiera ono nową drogę poszukiwania mechanizmów, które sterują ekspresją genów i rozwojem od pojedynczej komórki do dojrzałego, w pełni rozwiniętego organizmu.