Znajdź zawartość
Wyświetlanie wyników dla tagów 'mutacje' .
Znaleziono 21 wyników
-
Jak zapłodnione jajo eliminuje mitochondria ojca?
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Podczas zapłodnienia do komórki jajowej wnika prawie cały plemnik (główka i szyjka), jednak, jak się okazuje, większość jego organelli komórkowych, w tym mitochondria, nie jest przekazywanych potomstwu. Powód? Wkrótce po zapłodnieniu oocyt eliminuje je na drodze autofagii. Amerykańsko-francuski zespół jako pierwszy zademonstrował, że w ciągu kilku minut od zapłodnienia komponenty plemnika zostają zamknięte w pęcherzykach, a następnie rozłożone przez enzymy. Za pomocą PCR (reakcji łańcuchowej polimerazy) wykazano, że cały materiał genetyczny z mitochondriów ojca ulega szybkiej degradacji. W artykule opublikowanym na łamach Science specjaliści wyrażają nadzieję, że zrozumienie ewolucyjnych źródeł eliminowania ojcowskich mitochondriów przyczyni się także np. do ulepszenia metod klonowania czy zapłodnienia in vitro. Wyłącznie matczyne mitochondria pozostają u większości organizmów, w tym u ssaków. Dotąd nie było jednak wiadomo, kiedy i w jaki sposób dochodzi do wyeliminowania mitochondriów od ojca. Odpowiedź na te pytania znaleziono podczas badań na nicieniu Caenorhabditis elegans. Podczas eksperymentów akademicy zablokowali system komórkowy odpowiedzialny za spermofagię. Okazało się, że ojcowskie mitochondria pozostały wtedy w embrionie. Później Francuzi i Amerykanie sprawdzali, czy podobne zjawiska zachodzą w nowo zapłodnionych oocytach myszy. Zauważyli, że białka autofagocytarne gromadzą się wokół środkowej części plemnika, gdzie znajdują się mitochondria. Naukowcy proponują pewne wyjaśnienie efektu, który najwyraźniej występuje u wielu gatunków zwierząt. Wg nich, mitochondria plemników są eliminowane przez komórki jajowe, bo ze względu na nasilony metabolizm męskich gamet DNA w mitochondriach plemników może przechodzić częste mutacje. Lepiej ich więc nie przekazywać potomstwu. -
Oparzenia słoneczne leczone jednym elektronem
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Zdrowie i uroda
W sezonie letnim oparzenia słoneczne nie należą, niestety, do rzadkości. Najlepiej ich, oczywiście, unikać, ale gdy już spieczemy się jak raki, trzeba jakoś ulżyć uszkodzonej skórze. Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Ohio ujawniają, że być może już w niedalekiej przyszłości w sukurs przyjdą nam w takiej sytuacji leki lub balsamy, które dzięki jednemu elektronowi naprawią uszkodzone przez promieniowanie ultrafioletowe DNA (Proceedings of the National Academy of Sciences). Amerykanie prowadzili badania nad fotoliazą – enzymem występującym w komórkach roślinnych i u niektórych zwierząt. U ssaków, w tym u człowieka, nie stwierdzono białek o aktywności fotoliaz. Enzymy te wiążą komplementarne nici DNA i rozbijają dimery pirymidynowe (połączenie pary tymin lub cytozyn tej samej nici DNA), które tworzą się pod wpływem promieniowania UV. Podczas eksperymentów okazało się, że "na przekór" wcześniejszym wyliczeniom teoretycznym, fotoliazy nie naprawiają obu zniekształconych miejsc naraz. Wszystko odbywa się w dwóch etapach, podczas których enzym przepuszcza przez cząsteczkę DNA elektron. Porusza się on w zamkniętym obwodzie, łączącym po okręgu oba zmienione dimerowo punkty. Prof. Dongping Zhong dostrzegł to, ponieważ posłużył się laserem i wywołał coś na kształt efektu stroboskopowego. Pierwsze kowalencyjne wiązanie rozpadło się w ciągu kilku bilionowych części sekundy, a następne po 90 bilionowych sekundy opóźnienia. Przyczyny należy szukać właśnie w wystrzelonym przez enzym elektronie, który stanowi źródło energii potrzebnej do rozbijania. Cząstka potrzebuje bowiem czasu i energii, by przebyć drogę od jednego punktu napraw do drugiego. Elektron porusza się po zewnętrznej krawędzi uszkodzonego fragmentu DNA. Zespół z Ohio prowadził badania na dimerach cyklobutanowych, które przyjmują kształt wystającego z boku nici pierścienia. Enzym musi wstrzelić elektron w uszkodzone DNA, ale jak? Są dwie możliwości. Elektron może przeskoczyć z jednej strony pierścienia na drugą, co znacznie skraca dystans, jednak zamiast tego cząstka wybiera trasę "krajoznawczą". Odkryliśmy, że podczas podróży napotyka na inną cząstkę, która działa jak rozbieg przyspieszający ruch elektronów i w ten sposób dłuższa droga jest pokonywana w krótszym czasie. Do wystrzelenia elektronu fotoliaza wykorzystuje pochłoniętą energię świetlną (preferowana jest niebieska i fioletowa część pasma). Akademicy mają nadzieję, że sztuczne fotoliazy zostaną wykorzystane np. w balsamach po opalaniu. Pomogłyby one w likwidowaniu dimerów pirymidynowych, które nie dopuszczają do prawidłowej replikacji DNA i prowadzą do mutacji genetycznych i nowotworów skóry. -
Grupa uczonych z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco (UCSF) opracowała sposób na szczegółowe badanie ewolucji nowotworów u ludzi, co pozwala na stwierdzenie kolejności występowania mutacji genetycznych prowadzących do pojawienia się choroby. Praca uczonych podobna jest do pracy archeologów. Na podstawie badań DNA komórek nowotworowych starają się określić kolejność pojawiania się mutacji. Dermatolog Raymond Cho i współpracujący z nim uczeni z Oregon University, University of California, Berkeley i Samsung Advanced Institute of Technology określili już kolejność pojawiania się mutacji w przypadku raka kolczystokomórkowego skóry, który charakteryzuje się największą liczbą mutacji, oraz raka jajnika. Badania nagromadzenia kopii genu TP53, związanego z pojawieniem się obu tych nowotworów, dowiodły, że duże zmiany w tym genie zachodzą na wczesnych etapach rozwoju choroby. Określenie kolejności mutacji jest bardzo istotne, gdyż pozwoli stwierdzić, które zmiany odpowiadają za który etap choroby. „Mimo że z nowotworami związane są liczne mutacje, to te, do których zawsze dochodzi wcześniej, wywołują kolejne anomalie" - mówi Cho.
-
Myszy, zmodyfikowane genetycznie w taki sposób, by starzeć się 2-krotnie szybciej niż normalnie, pozostawały młodsze fizycznie i bardziej żywotne, gdy regularnie się gimnastykowały. Zespół doktora Marka Tarnopolsky'ego z McMaster University wykorzystał gryzonie z mutacją w genie odpowiedzialnym na naprawę centrów energetycznych komórki – mitochondriów. Gdy myszy miały 3 miesiące, co stanowi odpowiednik wieku 20 lat u ludzi, niektóre zwierzęta nakłaniano kilka razy w tygodniu do biegania przez 45 min w kołowrotku. Reszta nie była aktywna fizycznie. Po 5 miesiącach (gdyby były ludźmi, gryzonie miałyby ok. 60 lat) osobniki gimnastykujące się wyglądały jak niezmodyfikowani pobratymcy – były zdrowsze, bardziej aktywne i najwyraźniej biologicznie młodsze od niećwiczących zwierząt. Te ostatnie w dużej mierze wyłysiały, były nieruchawe, mniej towarzyskie i płodne. Skóra, jajniki, jądra, śledziona, nerki i wątroba był u myszy aktywnych w lepszym stanie. U nieruszających się zwierząt doszło do zmniejszenia objętości mózgu i powiększenia mięśnia sercowego, a u "kołowrotkowców" zachowały one swoje prawidłowe rozmiary. U myszy zmuszanych do ćwiczeń mięśnie nadal miały normalną budowę, podczas gdy u reszty uległy degeneracji. Doktorant Adeel Safdar podkreśla, że nie wiadomo, co dokładnie się stało, ale nie da się zaprzeczyć, że ćwiczenia są dobrym fizjologicznym stresorem, który zmusza organizm do wytwarzania energii. U biegających myszy doszło do odzyskania dużej części funkcji mitochondriów (warto przypomnieć, iż uznaje się, że akumulacja mutacji mitochondrialnego DNA – mtDNA – odpowiada za stopniowe pogarszanie się funkcji tkanek podczas starzenia czy np. w przebiegu choroby nowotworowej). Naukowcy sądzą, że wyniki odnoszą się również do ludzi, a to oznacza, że nawet niewielka dawka ćwiczeń – plus ograniczenie liczby spożywanych kalorii – powinna wydłużyć nam życie...
-
Cechy naszego wyglądu - nasz fenotyp - zależą jedynie od posiadanych przez nas genów, tak od zawsze twierdziły podręczniki genetyki. Mimo że wątpliwości co do tej wyłączności pojawiały się od dziesięcioleci, dopiero niedawno zyskały wsparcie dzięki klonowaniu zwierząt. Ku zdziwieniu bowiem naukowców, sklonowane osobniki różniły się od swoich „wzorców" posiadając na przykład odmienne umaszczenie. Dzięki naukowcom z Yale udało się zajrzeć w zaskakujący mechanizm, który wspiera geny w ich działaniu. Wskazówką były dziwne efekty u much pozbawionych proteiny Hsp-90. Podlegały one losowym i zaskakującym mutacjom, na przykład w miejsce oczu wyrastały im nogi. Hsp-90 ma uaktywniać inne białka do odpowiedzi na stres, ale stało się oczywiste, że pełni także inną rolę - chroni genom przed przypadkowymi i szkodliwymi zmianami. Początkowo przypuszczano, że po prostu Hsp-90 hamuje aktywność transpozonów (zwanych wędrującymi genami), czyli sekwencji DNA, które potrafią przemieszczać się w obrębie genomu. Mechanizm okazał się nieco bardziej skomplikowany: białko Hsp-90 blokuje zarówno powstawania, jak i ekspresję nowych wariantów genów, ale czyni to we współpracy z jeszcze jedną cząsteczką oraz tzw. Piwi-interacting RNA (piRNA). Współpraca Hsp-90 oraz piRNA wyjaśnia także zdolność niektórych prostych komórek (jak fibroblasty) do przekształcania się w komórki macierzyste. Może także stanowić klucz do wielu zagadek związanych z powstawaniem nowotworów i szkodliwych mutacji. Jak podsumowuje Haifan Lin, główny autor studium, musimy się jeszcze wiele nauczyć o sposobach, w jakich jesteśmy kształtowani przez nasze geny.
-
Na raka płuc zapadają zarówno palacze, jak i osoby, które nigdy nie paliły. Najnowsze badania wykazały, że w guzach palaczy i niepalących zachodzą inne zmiany w DNA. Na tej podstawie Kelsie Thu, doktorantka z BC Cancer Research Center w Vancouver, twierdzi, że należy je badać jako dwie odrębne grupy i że mogą one nawet reprezentować dwie różne jednostki chorobowe. Kanadyjski zespół analizował biologię raka płuc u 30 pacjentów, którzy nigdy nie palili oraz u 53 byłych i obecnych palaczy. Naukowcy odkryli rejony DNA zmienione w obu grupach oraz zmodyfikowane głównie w jednej z nich. Oprócz większej liczby mutacji dotyczących receptora czynnika wzrostu naskórka (ang. epidermal growth factor receptor, EGFR), u osób, które nigdy nie paliły, wykryto więcej zmian w DNA ogółem. Sugeruje to bardziej nasiloną niestabilność genomiczną guzów i inny molekularny mechanizm ich powstawania.
-
W jaki sposób monitorować proces starzenia się mózgu? Wygląda na to, że nowym markerem stanie się stężenie kwasu mlekowego, kojarzone dotąd raczej z "zakwasami" po intensywnym wysiłku fizycznym. Naukowcy już od dawna podejrzewali, że starzenie jest wynikiem stopniowego uszkadzania mitochondrialnego DNA (mtDNA). Znajduje się ono w macierzy mitochondrium i pozwala na uzyskiwanie energii z pożywienia. Nic dziwnego, że mutacje w genach mitochondrialnych wywołują choroby z objawami dotyczącymi przede wszystkim tkanek o najwyższym zapotrzebowaniu energetycznym, a więc mięśniowej i nerwowej. Wcześniejsze badania powiązały mutacje mtDNA m.in. z parkinsonizmem i alzheimeryzmem. Zespół Larsa Olsona sprawdził swoją teorię, przyglądając się procesom metabolicznym zachodzącym w mózgach normalnie i przedwcześnie starzejących się myszy. Okazało się, że dysfunkcja mtDNA powoduje zmianę metaboliczną, która wpływa na ekspresję genów kontrolujących tworzenie kwasu mlekowego. Naukowcy zaznaczają, że stężenie C3H6O3 staje się na tyle wysokie, że można je wykrywać za pomocą nieinwazyjnych metod obrazowania. Co ważne, wzrost poziomu kwasu mlekowego poprzedza inne oznaki starzenia i można go będzie wykorzystać do wczesnego wykrywania związanych z wiekiem chorób centralnego układu nerwowego.
-
Naukowcy z brytyjskiego Instytutu Sangera ustalili, jako pierwsi w historii, kompletną sekwencję genomu komórek nowotworowych pobranych od dwojga pacjentów. Osiągnięcie to oznacza otwarcie nowej epoki w diagnostyce nowotworów i umożliwia poznanie tej grupy chorób z niespotykaną dotąd dokładnością. Ustalenie sekwencji DNA komórek nowotworowych jest niezwykle ważne, ponieważ zawarte w nim mutacje mają charakter losowy. Sprawia to, że każdy przypadek choroby jest unikalny i wymaga wyjątkowego traktowania. Niestety, technologie stosowane dotychczas pozwalały wyłącznie na badanie stosunkowo niewielkiej liczby genów, przez co dobranie optymalnej terapii bywało niekiedy bardzo trudne. Na szczęście dzięki zespołowi dr Erin Pleasance możemy mówić o nastaniu przełomu w tej dziedzinie. Do swoich badań dr Pleasance wykorzystała komórki pobrane od dwojga pacjentów, chorych na raka płuc oraz czerniaka złośliwego. U każdego z nich sekwencję materiału genetycznego odczytywano dwukrotnie: raz z wykorzystaniem DNA komórek zdrowych, a następnie przy użyciu materiału wyizolowanego z tkanki nowotworowej. Po zakończeniu sekwencjonowania okazało się, że komórki raka płuc zawierały ok. 23000 mutacji, zaś w komórkach czerniaka wykryto ich aż 33000. Oznacza to, że u pacjenta z rakiem płuc pojedyncza mutacja powstawała średnio raz na 15 wypalonych papierosów. W przypadku czerniaka z kolei badacze stwierdzili, zgodnie z oczekiwaniami, obecność mutacji charakterystycznych dla nadmiernej ekspozycji na światło ultrafioletowe. W pewnym momencie, pomimo dostrzegalnych w genomie śladów po próbach zachowania prawidłowej sekwencji DNA, komórki przegrały walkę z mutagenami i weszły na drogę nowotworzenia. Oczywiście dziś jest zbyt wcześnie, by mówić o poznaniu ostatnich tajemnic chorób nowotworowych. Samo poznanie sekwencji genomu zaledwie dwóch populacji komórek nowotworowych także nie dostarcza zbyt wielu danych. Stworzenie rozległej bazy mutacji oraz związanych z nimi efektów biologicznych (a więc np. ich reakcji na leki, tempa rozwoju choroby itp.) pozwoliłoby jednak na ustalenie odcinków DNA ważnych dla nowotworzenia oraz ułatwiłoby poszukiwanie nowych metod leczenia. To dopiero pierwszy przebłysk przyszłości onkologii, nie tylko tej laboratoryjnej, ale także klinicznej. Dokonywane dziś odkrycia złożą się na wiedzę, metody i praktykę związaną z opieką nad pacjentem - cieszy się cieszy się sir Mark Walport, szef Wellcome Trust, instytucji, do której należy Instytut Sangera. Nam pozostaje śledzić dalsze badania prowadzone przez jego podwładnych i trzymać kciuki za ich powodzenie.
-
Niemal każdy rodzaj nowotworu jest dla lekarzy poważnym wyzwaniem. Choroby te rozwijają się w wyniku losowych mutacji, przez co każdy ich przypadek jest unikalny. Utrudnia to nie tylko leczenie, lecz także wykonywanie testów klinicznych. Z pomocą lekarzom przychodzą jednak naukowcy, którzy proponują wykonywanie wstępnych testów na... grupach myszy spontanicznie chorujących na "losowe" nowotory. Poprawne przeprowadzenie testów klinicznych to nie lada sztuka. Ze względów bezpieczeństwa wstępne badania prowadzi się zwykle na małej liczbie osób, aby w razie niepowodzenia nie narażać zbyt wielu pacjentów. Podejście takie może jednak oznaczać, że "nie trafi się" na osoby, u których rozwinął się nowotwór łatwo poddający się testowanej terapii. To z kolei oznacza, że przez zwykłego pecha można stracić szansę na dopuszczenie do obiegu leku o wysokiej skuteczności. Pewnym ułatwieniem jest możliwość prowadzenia testów na zwierzętach. Można je wykonywać na większej liczbie osobników, lecz i tu pojawiają się problemy. Do eksperymentów zwykle wykorzystuje się bowiem ściśle wyselekcjonowane odmiany, w związku z czym teoretycznie istnieje ryzyko, że nowotwory rozwijające się u badanych osobników będą niemal identyczne. Badacze z Duke University postanowili sprawdzić, czy obawy te są uzasadnione. Aby wywołać odpowiednio wiele przypadków nowotworów, amerykańscy badacze wprowadzili do genomu myszy mutację w genie Myc, jednej z sekwencji kluczowych dla nowotworzenia. Od tego momentu zwierzęta hodowano tak długo, aż spontanicznie rozwinęła się u nich choroba. Celem eksperymentu było pobranie możliwie wielu próbek tkanki nowotworowej i poddanie jej licznym testom. Stworzono w ten sposób genetyczną bazę danych o różnych wariantach nowotworów. Jak się okazało, mutacje powstające u myszy były bardzo różnorodne i jednocześnie niemal identyczne z tymi rozwijającymi się u ludzi. Oznacza to, że testy na myszach posiadających odpowiednie mutacje mogą skutecznie odzwierciedlać próby leczenia ludzi. Leczenie [nowotworów - red.]kilkoma dostępnymi obecnie metodami nie uwzględnia istnienia wielu różnych rodzajów nowotworów, opisuje aktualne podejście do terapii dr Joseph Nevins, jeden z autorów studium. To jak leczenie infekcji wirusowej bez rozpoznania, czy chodzi o HIV, wirusa grypy czy wirusa przeziębienia. Miejmy nadzieję, że badania prowadzone przez zespół z Duke University ułatwią dostosowanie terapii do potrzeb konkretnych grup pacjentów.
-
Procesy ewolucji i specjalizacji mogą zachodzić nawet w przypadku... pojedynczych cząsteczek RNA - udowadniają naukowcy z instytutu Scripps. To istotny krok ku zrozumieniu procesu powstawania życia na Ziemi. Odkrycia dokonała dr Sarah Voytek. Badaczka przygotowała w warunkach laboratoryjnych dwa rodzaje tzw. enzymatycznego RNA, a następnie wymieszała je ze sobą i badała ich wzajemne oddziaływania. Powszechnie uważa się, że różne formy enzymatycznego RNA mogły być pierwszymi ziemskimi tworami wykazującymi niektóry cechy organizmów żywych. Świadczą o tym dwie istotne cechy tych cząsteczek: zdolność do przechowywania informacji, zapisanej jako sekwencja nukleotydów w nici RNA, a także właściwości umożliwiające powielanie własnej struktury i informacji genetycznej. Molekuły takie stanowią dzięki temu interesujący model do badań nad ewolucją. Aby sprawdzić, czy dwa rodzaje RNA mogą na siebie oddziaływać podobnie do dwóch gatunków organizmów żywych, dr Voytek zsyntetyzowała dwa rodzaje enzymatycznego RNA. Oba posiadały zdolność do replikacji, lecz proces ten wiązał się z występowaniem mutacji. Jak wykazała badaczka, po pewnym czasie formy niezdolne do wydajnego namnażania zanikały, zaś liczba cząsteczek replikujących się szybko wzrastała. Wyjątkowo ciekawe zjawisko zaobserwowano po zmieszaniu oba rodzajów cząsteczek. Umieszczono je w środowisku zawierającym pięć różnych substancji, które mogły co prawda zostać wbudowane do powstających molekuł, lecz nigdy wcześniej nie uczestniczyły w ewolucji któregokolwiek rodzaju RNA. Efektem doświadczenia była wyraźna specjalizacja poszczególnych "gatunków" - każdy z nich zmutował do postaci umożliwiającej optymalne wykorzystanie określonego składnika, lecz jednocześnie przestawał wykorzystywać związki używane przez cząsteczki z drugiej grupy. Po kilkuset rundach replikacji zaobserwowano jeszcze jedno interesujące zjawisko: zmianę schematu namnażania. Podczas, gdy jeden z "gatunków" RNA pochłaniał niezwykle duże ilości substratów, drugi zużywał zasoby nieco wolniej, lecz pojedyncza tura namnażania kończyła się dla niego wytworzeniem trzykrotnie większej liczby cząsteczek potomnych. Do złudzenia przypomina to różne strategie rozrodcze w świecie ożywionym, gdzie jedne zwierzęta składają tysiące jaj rocznie, zaś inne rodzą nieliczne potomstwo, lecz sprawują nad nim troskliwą opiekę. Prowadzenie badań w skali pojedynczych cząsteczek ma głęboki sens, ponieważ do niedawna brakowało przekonujących danych na temat możliwego scenariusza transformacji form nieożywionych w ożywione. Eksperymenty podobne do tych prowadzonych przez dr Voytek mogą więc stać się niezwykle istotne dla naszego pojmowania procesu ewolucji i rozwoju życia na Ziemi.
-
Jeden z głównych dogmatów biologii ewolucyjnej mówi o sukcesie osobników najlepiej dostosowanych do warunków środowiska. I choć w większości przypadków teza ta wydaje się być prawdziwa, na dłuższą metę ewolucyjny wyścig o przetrwanie mogą wygrać organizmy, którym do optymalnej adaptacji wciąż daleko. Głównym źródłem różnic pomiędzy osobnikami, które mogą zadecydować o przetrwaniu lub śmierci danego organizmu, są mutacje. Jeżeli zmiana informacji genetycznej zmienia się w sposób korzystny dla danego osobnika, wówczas ma on większą szansę na przeżycie i przekazanie swoich genów potomstwu (o ile zmiana pojawiła się także w komórkach rozrodczych). Jeśli określona mutacja jest szkodliwa, wówczas najczęściej dochodzi do eliminacji danego osobnika, który przegrywa konkurencję o zasoby środowiska bądź nie wytrzymuje konfrontacji z warunkami zewnętrznymi. Model ten wydaje się prosty i przejrzysty, lecz jego szczegółowa analiza pokazuje, że długofalowe efekty pojedynczych mutacji mogą być zaskakujące. Badaniem zjawiska zajęło się dwoje naukowców z Uniwersytetu Teksańskiego, dr Matthew Cowperthwaite i dr Lauren Ancel Meyers. Badacze stworzyli wspólnie komputerowy model, którego zadaniem była symulacja powstawania mutacji w pojedynczej cząsteczce RNA oraz ich selekcji pod wpływem warunków zewnętrznych . Analiza danych wykazała, że wyewoluowanie organizmu idealnie przystosowanego do określonych warunków do otoczenia może w pewnych sytuacjach wymagać serii mutacji, których wystąpienie jest mało prawdopodobne. Jak tłumaczy dr Cowperthwaite, niektóre cechy łatwo ewoluują - mogą powstać dzięki wielu różnym kombinacjom mutacji. Inne rozwijają się trudniej, tzn. na podstawie złożonego genetycznego "przepisu". Ewolucja powoduje powstanie zmian "łatwych", nawet jeśli nie są to te najlepsze. Swoje przypuszczenia badacze potwierdzili na podstawie symulacji zmian genetycznych zachodzących u wielu gatunków. Ich zdaniem wyniki analiz potwierdzają, że ewolucja rzeczywiście dąży do "promowania" osobników, u których doszło do wytworzenia "łatwych", choć niekoniecznie idealnych cech. Szczegóły swoich badań prezentują w najnowszym numerze czasopisma PLoS Computational Biology.
-
Badaczom udało się zaobserwować zmiany, które prowadzą do coraz lepszej adaptacji wirusa ptasiej grypy do infekowania organizmu człowieka. Odkrycie może stać się istotnym narzędziem, dzięki któremu możliwe stanie się przewidywanie rozwoju nowej ewentualnej pandemii choroby. Wirus ptasiej grypy, należący do odmiany H5N1, został odnaleziony już w 45 krajach na trzech kontynentach. Pomimo jego wybitnej zdolności do rozprzestrzeniania (jest roznoszony i przekazywany ludziom przez ptaki migrujące), nie jest w stanie przenosić się bezpośrednio pomiędzy ludźmi ze względu na niedostateczne dopasowanie do naszych komórek. Okazuje się jednak, że zachodzące w wirusie mutacje stopniowo dostosowują go do transmisji pomiędzy ludźmi. Jak tłumaczy prof. Prasert Auewarakul z tajlandzkiego Mahidol University, wirusy przebywające w organizmie człowieka mogą mutować, a następnie może dojść do wyselekcjonowania tych, które w wyniku procesu uzyskają właściwości ułatwiające roznoszenie pomiędzy ludźmi. Aby to potwierdzić, przebadano próbki pobrane ze zwłok ofiar wirusa H5N1 w poszukiwaniu mutacji w genie kodującym jedno z białek wirusa, zwane hemaglutyniną, odpowiedzialne za wiązanie komórek gospodarza. Zespół prof. Auewarakula potwierdził odkrycie zmian, które mogą zwiększać prawdopodobieństwo adaptacji wirusa do efektywnego przenoszenia pomiędzy ludźmi. Niektóre wirusy, takie jak ten powodujący grypę, wykazują znaczną różnorodność. Przykładowo, wirus "ptasi" oznaczany jest jako H5N1, co oznacza, że na powierzchni jego cząstek występuje piąty (spośród dziewięciu znanych) wariant cząsteczki hemaglutyniny oraz pierwsza (z szesnastu) wersja cząsteczki drugiego białka, neuraminidazy. Dodatkowo w wyniku mutacji dochodzi do subtelnych zmian budowy obu tych białek. W efekcie tego zjawiska powstają tzw. podgatunki wirusa. Zespół tajlandzkich ekspertów zaobserwował, że niektóre mutacje w genach kodujących hemaglutyninę pojawiają się częściej od innych, co może sugerować, że dochodzi do stopniowej selekcji podgatunków wykazujących ułatwione wiązanie z komórkami dróg oddechowych człowieka. Nasze studium pokazuje, że H5N1 adaptuje się za każdym razem, gdy infekuje człowieka. Takie adaptacje mogą prowadzić do powstania wirusa, który może spowodować pandemię, wyjaśnia prof. Auewarakul. Jak tłumaczy, wyniki jego badań pokazują, jak bardzo istotne jest monitorowanie infekcji oraz sposobów przenoszenia wirusa na ludzi. Dzięki odpowiedniej kontroli tych procesów łatwiejsza będzie prewencja ewentualnej pandemii. Szczegółowe wyniki badań Tajlandczyków zostaną zaprezentowane w najbliższym numerze czasopisma Journal of General Virology.
-
Astronauci, którzy spędzają zbyt długi czas w kosmosie, mogą się zacząć przedwcześnie starzeć, co zwiększa ryzyko zapadnięcia na nowotwory. Wyniki analiz naukowców z Georgetown University wydają się szczególnie ważne w świetle ostatnich doniesień o planach budowy stacji na Księżycu oraz lotach załogowych na Marsa. Niestety, poza Ziemią nie ma atmosfery, która chroniłaby nas przed skutkami promieniowania kosmicznego. Amerykanie pracowali pod kierownictwem doktora Kamala Datty. Odkryli, że w modelu mysim wysokoenergetyczne cząsteczki rozbłysków słonecznych wyzwalały tzw. stres tlenowy. Jest to stan nierównowagi między przeciwutleniaczami a utleniaczami w komórkach organizmu. Odnotowuje się wysokie stężenia reaktywnych form tlenu (RFT), które mogą uszkadzać DNA, prowadząc do powstania rakotwórczych mutacji genowych. Badania sfinansowała NASA. Zauważone uszkodzenia zwiększają u ludzi ryzyko nowotworu okrężnicy. Wykorzystane w eksperymentach myszy zaczynały przedwcześnie siwieć.
-
Naukowcy z Newcastle University uzyskali embriony mające troje rodziców: 2 matki i jednego ojca. Uważają, że to duży postęp w leczeniu chorób dziedzicznych. Dzięki ich metodzie można wyeliminować wadliwe geny, a kobieta-nosicielka będzie miała pewność, że nie przekaże ich swojemu potomstwu. Technika ma pomagać kobietom z chorobami mitochondrialnymi, wynikającymi z zaburzeń w działaniu i budowie mitochondriów. Mitochondria to organelle komórkowe uznawane za centra energetyczne komórki, które dysponują własnym DNA (mtDNA). Mutacje w jego obrębie wywołują kilkadziesiąt różnych chorób. Mitochondria są dziedziczone niemal w całości po matce. Choroba mitochondrialna występuje u jednej osoby na 6500, czasami wspomina się o 5000. Może przyjmować postać zespołu MELAS (w przypadku którego występują epizody udaropodobne), padaczki mioklonicznej z tzw. "włóknami szmatowatymi", głuchoty, cukrzycy itp. Do tej pory nie udało się, niestety, opracować skutecznych metod leczenia, dlatego terapia obejmuje wyłącznie objawy. Zespół z Newcastle przeprowadził "transplantację mitochondriów". Zabieg dotyczył 10 zygot z poważnymi wadami, które uzyskano w trakcie zapłodnienia in vitro. Jądra komórkowe wszczepiano do jaj dawczyni, z których wcześniej usuwano niemal całe własne jądrowe DNA. Pozostawała tylko ta część, która koduje białka mitochondrialne, także te związane z kontrolą działania organelli. Rozwój zygot przebiegał prawidłowo, po upływie 6 dni zostały jednak zniszczone. Badacze zaprezentowali wyniki swoich badań na konferencji Medical Research Council Centre for Neuromuscular Diseases, która odbywała się w Londynie 1-2 lutego br. Profesor Paul Chinnery podkreśla, że choroby mitochondrialne dotyczą tkanek cechujących się dużym zapotrzebowaniem energetycznym, czyli m.in. serca, układu nerwowego czy mięśni. Na szczęście, zgodnie z przewidywaniami, nowa metoda terapeutyczna ma być dostępna w ciągu kilku lat, a nie dekad.
-
Olivia Murphy zachorowała na ostrą białaczkę limfoblastyczną w wieku 2 lat. Obecnie ma 4, a jej siostra bliźniaczka Isabella nadal jest zdrowa. U obu dziewczynek w szpiku kostnym wykryto komórki "przedbiałaczkowe" ze zmutowanym genem, ale aby rozwinęła się pełnoobjawowa choroba, musi wystąpić jeszcze druga mutacja (Science). W komórkach przedbiałaczkowych występuje nieprawidłowy gen, który tworzy się, gdy rozerwana nić DNA połączy się, ale w innym niż pierwotne miejscu. W okresie prenatalnym komórki te są przenoszone z jednego bliźnięcia na drugie za pośrednictwem krwi. Sprzyja temu sytuacja, gdy w łożysku rozwijają się naczynia krwionośne, przez które krew płynie od jednego płodu do drugiego. By dziecko zachorowało na białaczkę, we wczesnym dzieciństwie musi jednak zajść kolejna mutacja, będąca np. skutkiem infekcji. Wystąpiła ona u Olivii, ale nie u Isabelli. Zdrowa dziewczynka znajduje się pod stałą obserwacją. Kiedy wejdzie w okres dojrzewania, komórki przedbiałaczkowe powinny zniknąć. Lekarze z Medical Research Council Molecular Haematology Unit w Oksfordzie szacują, że z komórkami przedbiałaczkowymi przychodzi na świat ok. 1% populacji. W tej grupie u 1% dochodzi do drugiej mutacji. Leczenie nakierowane na komórki przedbiałaczkowe będzie na pewno mniej agresywne, ponadto zagwarantuje, że nie wystąpią nawroty. To komórki, które napędzają i podtrzymują chorobę. Kiedy już wiemy o ich istnieniu, możemy znaleźć ich piętę achillesową i ją wykorzystać – wyjaśnia szef zespołu naukowców profesor Tariq Enver. Profesor Mel Greaves, współautor badania, podkreśla, że od dawna podejrzewał, że część komórek macierzystych może umykać tradycyjnej chemioterapii, a to oznacza, że białaczka powróci. Studium zostało sfinansowane przez organizację charytatywną Leukaemia Research.
-
Jedną z ciekawszych cech, jakie można znaleźć u ryb jaskiniowych, jest brak zmysłu wzroku. Naukowcy z New York University pokazali jednak, że to ewolucyjne przystosowanie można błyskawicznie cofnąć – wystarczy odpowiednio skrzyżować przedstawicieli różnych populacji ryb z gatunku Astyanax mexicanus, aby już w pierwszym pokoleniu pojawiły się osobniki z funkcjonującymi oczami. Co ciekawe, prawdopodobieństwo "odzyskania" wzroku przez potomstwo rosło wraz z odległością między macierzystymi jaskiniami rodziców. Obecnie znanych jest 29 różnych populacji wspomnianego gatunku ryb, które choć mają wspólnego przodka, od około miliona lat rozwijają się niezależnie. Do tej pory wiadomo było, że Astyanax mexicanus uzyskał swą obecną formę przez mutacje zachodzące w wielu grupach genów. Wynik eksperymentu wykazał, że w różnych populacjach za brak wzroku odpowiadały mutacje różnych genów. Po skrzyżowaniu, u części narybku nieaktywne geny jednego rodzica zostały zastąpione "prawidłowym" fragmentem DNA drugiego. Tym samym naukowcy dowiedli, że mimo podobnego efektu końcowego mutacji, różne szczepy ryb uzyskały go różnymi drogami. Według naukowców, w ciągu miliona lat badany gatunek ryb tracił wzrok co najmniej trzy razy.
-
Być może już wkrótce będziemy świadkami powstania pierwszego w dziejach świata eliksiru młodości. Niedawno odkryto dwa białka związane za starzeniem się. Za pomocą odpowiednich zastrzyków można by zniwelować szkody poczynione w mitochondrialnym DNA przez mutacje. Mitochondria są centrami energetycznymi komórek. Występują we wszystkich ich rodzajach, z wyjątkiem erytrocytów. Naprawianie mutacji poprzez wprowadzenie do mitochondriów prawidłowych genów pozwoliłoby (przynajmniej częściowo) oddalić widmo chorób związanych ze starzeniem się, np. nowotworów, cukrzycy czy alzheimeryzmu, i spowolnić deteriorację organizmu. DNA mitochondriów jest niezależne od materiału genetycznego zgromadzonego w jądrze. Jeśli pojawią się w nim mutacje, mitochondrium zaczyna funkcjonować nieprawidłowo. Podczas prób naprawy pojawia się jednak pewien problem: jak przetransportować gen przez błony białkowo-lipidowe. Zespół prowadzony przez Marisol Corral-Debrinski z Uniwersytetu Piotra i Marii Curie w Paryżu wybrał dwie mutacje mitochondrialnych genów. Jedna z nich wiąże się z osłabieniem siły mięśniowej, druga ze ślepotą. Naukowcy oznaczyli prawidłowo zbudowane geny unikatowymi „metkami” i wprowadzili je do hodowanych w laboratorium komórek. Udało im się odwrócić mutacje, które zaszły w obrębie centrów energetycznych. Teraz planowane są testy na szczurach, potem na ludziach. Jeśli zakończą się one sukcesem, ludzkość będzie się mogła cieszyć pierwszym eliksirem młodości. Spowolni on proces starzenia się, ale go całkowicie nie wyeliminuje, ponieważ zmiany w mitochondrialnym DNA nie są jedynymi czynnikami powiązanymi ze starzeniem się.
-
Badacze z Imperial College London oraz Kanady prawdopodobnie odnaleźli geny odpowiedzialne za cukrzycę typu 2. Jeśli rzeczywiście się tak stało, istnieje szansa na opracowanie testu wykrywającego ludzi z grupy ryzyka. Przeglądając blisko 400 tys. mutacji, naukowcy zidentyfikowali na mapie genów 4 ważne obszary. Kluczowa wydaje się mutacja w genie kodującym transporter cynku SLC30A8, który jest zaangażowany w wydzielanie insuliny. W przyszłości uda się być może wyleczyć część cukrzyków poprzez prostą naprawę uszkodzeń tego obszaru. Zespół badaczy porównał najpierw 700 pacjentów z rodzinną historią choroby z 700 zdrowymi osobami. Natrafiono na 4 powtarzające się uszkodzone geny, a odkrycie potwierdzono następnie u 5 tys. innych chorych z cukrzycą typu 2. Profesor Philippe Froguel uważa, że ludzie z genetycznymi predyspozycjami będą mogli zapobiec chorobie, zmieniając dietę czy tryb życia. Wiedza o zaangażowanych genach umożliwi natomiast opracowanie skuteczniejszych metod leczenia.
-
Naukowcy z USA opracowali składający się z 22 pytań test, który pomaga w badaniach przesiewowych dotyczących pewnego rodzaju nowotworu okrężnicy. Zespół Lyncha (dziedziczny niepolipowaty rak jelita grubego) zawdzięcza swą nazwę amerykańskiemu naukowcowi — Henry'emu Lynchowi. Rozróżnia się dwa jego typy. Wiążą się one ze zwiększonym ryzykiem raka jelita grubego (bliższego odcinka okrężnicy) oraz nowotworów macicy (szyjki i endometrium) i układu moczowego. Chorują osoby młode. Za wszystko odpowiadają mutacje w genach MSH2, PMS1, PMS2 i MLH1. Sześćdziesiąt procent zachorowań to skutek mutacji genów MSH2 oraz MLH1. W rodzinie obciążonej genetycznie występuje tylko jeden z wymienionych genów. Zespół Lyncha jest rzadki, ale należy do najbardziej rozpowszechnionych rodzinnych nowotworów okrężnicy i odbytnicy (stanowi od 2 do 5% wszystkich odnotowywanych w państwach zachodnich przypadków). Test, opisany szczegółowo na łamach Journal of the American Medical Association, koncentruje się na osobistej i rodzinnej historii chorób. Zamieszczono w nim pytania o nowotwory okrężnicy i endometrium oraz o wiek ich zdiagnozowania. Jego rzetelność sprawdzono na grupie 898 osób z osobistą lub rodzinną historią sugerującą zespół Lyncha. Ludzi tych poddano badaniom genetycznym (w poszukiwaniu mutacji odpowiednich genów). U ok. 14% udało się je odnaleźć. Po przebadaniu 1106 pacjentów z dziedzicznym niepolipowatym rakiem jelita grubego mutacje "wytropiono" u 15%. Dr Judith Balmana (początkowo z bostońskiego Dana-Farber Cancer Institute, a obecnie z hiszpańskiego Universitat Autonoma Barcelona) podkreśla, że jej zespół stworzył obiektywne i "łatwe w obsłudze" narzędzie. Testu można używać przy początkowej ocenie pacjentów, u których istnieje ryzyko zachorowania na zespół Lyncha.
-
Wszyscy wiemy, że hot dogi nie są zbyt zdrowe. Ostatnio chemicy zauważyli jednak, że mogą one zawierać składniki powodujące mutacje DNA, które zwiększają ryzyko zachorowania na nowotwory. Naukowcy odnotowują, że pomiędzy poszczególnymi markami hot dogów występują aż 240-krotne różnice w poziomie szkodliwych związków chemicznych. "Można spróbować znaleźć różnice w procesach produkcyjnych poszczególnych marek. Kiedy zadecyduje się, że konkretne rzeczy są niebezpieczne, można zmienić stosowane metody wytwarzania hot dogów" — powiedział LiveScience Sidney Mirvish, chemik z Centrum Medycznego University of Nebraska. Mirvish i inni zajęli się hot dogami, ponieważ w jednym z wcześniejszych badań powiązano je z nowotworami okrężnicy. Przekąski te są konserwowane azotynem sodu/azotanem (III) sodu (NaNO2; E 250). Łączy się on z innymi związkami chemicznymi i w warunkach panujących w żołądku tworzy substancje o działaniu rakotwórczym — nitrozaminy (lub, inaczej mówiąc, tzw. związki N-nitrozo). Ekstrakty z hot dogów kupionych w supermarketach dawały po zmieszaniu z azotynami opisywane wyżej substancje kancerogenne. Po dodaniu tej samej mieszanki do hodowli pałeczek Salmonelli liczba mutacji DNA zwiększyła się od 2 do 4 razy. Badacze wyjaśniają, że wyzwalanie mutacji w jelicie może zwiększać ryzyko nowotworów okrężnicy. Nie chcę powiedzieć, że nie powinniśmy jeść hot dogów — twierdzi Mirvish. Przyszłe badania, podczas których myszy będą karmione mięsem z "gorących psów", mają wykazać, czy rozwiną się u nich nowotwory okrężnicy lub stany przednowotworowe. Opisywane niebezpieczeństwo nie ogranicza się tylko do hot dogów. Solone suszone ryby i przyprawy, takie jak sos sojowy, mogą zawierać podobne ilości szkodliwych związków — dodaje Mirvish. Wyniki badań opisano w Journal of Agricultural and Food Chemistry.
-
Mutacja genetyczna, która zmienia budowę mózgu u części osób ze schizofrenią, może pomóc wyjaśnić, dlaczego choroba często rozpoczyna się w okresie dojrzewania. Hugh Gurling z University College London badał pacjentów ze schizofrenią pod kątem mutacji w genie PCM1 (pericentriolar material 1). Osoby z mutacjami miały znacznie mniej istoty szarej w korze okołooczodołowej (Archives of General Psychiatry). Po raz pierwszy ktoś był w stanie wyodrębnić genetyczne podtypy schizofrenii i pokazać związane z tym zmiany w objętości i budowie mózgu — stwierdza Gurling. Gen PCM1 odgrywa pewną rolę w podziale komórek, szczególnie nasilonym w mózgu w okresie dojrzewania. Nieprawidłowa aktywność PCM1 może przerwać podział, zmniejszając objętość kory okołooczodołowej. Pewien typ objawów charakterystycznych dla schizofrenii — nieprawidłowa ocena sytuacji, niewłaściwe zachowanie społeczne oraz brak dbałości o higienę osobistą — ma związek z tym właśnie obszarem mózgu — wyjaśnia Gurling.