Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Search the Community

Showing results for tags 'synteza'.



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 12 results

  1. Rośliny przewidują porę dnia, kiedy napadną na nie chmary głodnych owadów i przygotowują się, by je odstraszyć, uruchamiając hormonalną broń. Kiedy przechodzisz obok roślin, nie wyglądają, jakby cokolwiek robiły. Intrygująco jest obserwować całą tę aktywność na poziomie genetycznym. To jak przyglądanie się oblężonej fortecy w stanie pełnej mobilizacji - opowiada prof. Janet Braam z Rice University, dodając, że naukowcy od dawna wiedzieli, że rośliny dysponują zegarem biologicznym, który pozwala im mierzyć czas bez względu na warunki oświetleniowe. Liście niektórych roślin podążają np. za przesuwającym się po nieboskłonie słońcem, a nocą "resetują się", zwracając się w kierunku wschodu. Ostatnimi czasy biolodzy ustalili, że aż ok. 1/3 genów rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana) jest aktywowanych przez rytm okołodobowy. Zastanawialiśmy się, czy niektóre z tych regulowanych rytmem okołodobowym genów mogą pozwalać na przewidywanie ataków owadów w sposób analogiczny do przewidywania świtu - opowiada Michael Covington (obecnie z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis). Aby znaleźć odpowiedź na to pytanie, studentka Danielle Goodspeed zaprojektowała eksperyment. Wykorzystała 12-godzinny cykl świetlny. W ten sposób zaprogramowała zegary biologiczne roślin i gąsienic błyszczki ni (Trichoplusia ni), które żywią się liśćmi A. thaliana. Połowę roślin umieszczono z gąsienicami przyzwyczajonymi do regularnego i takiego samego jak one cyklu dzień-noc, natomiast reszta rzodkiewników stykała się z gąsienicami z przesunięciem faz - ich zegary były ustawione na dzień, który przypadał na porę będącą dla rzodkiewników nocą itd. Odkryliśmy, że rośliny wyregulowane na tę samą fazę co gąsienice błyszczki były stosunkowo oporne, natomiast okazy z przesunięciem faz ulegały zniszczeniu przez żerujące na nich gąsienice. Razem z Wassimem Chehabem Goodspeed badała akumulację hormonu jasmonianu, wykorzystywanego przez rośliny do wytwarzania metabolitów wpływających na żerowanie owadów (pod wpływem uszkodzenia mechanicznego następuje skok syntezy jasmonidów, a następnie uruchomienie biosyntezy enzymów odpowiedzialnych za gromadzenie się fitoaleksyn oraz inhibitorów proteinaz; blokują one aktywność proteinaz owadów, którym odcina się w ten sposób dostęp do białek rośliny). Naukowcy stwierdzili, że w ciągu dnia, gdy gąsienice T. ni są najbardziej napastliwe, rzodkiewniki nasilają produkcję hormonu. Okazało się, że rośliny wykorzystują zegar biologiczny do wytwarzania innych związków obronnych, np. zapobiegających infekcjom bakteryjnym.
  2. Naukowcom z The Scripps Research Institute (TSRI) udało się ukończyć syntezę związku, który może dać początek nowej klasie środków przeciwbólowych. Konolidynę wyizolowano po raz pierwszy w 2004 roku z kory Tabernaemontana divaricata. Roślinę tę wykorzystuje się w tradycyjnej medycynie chińskiej, tajlandzkiej oraz indyjskiej. W artykule, który ukazał się w piśmie Nature Chemistry, naukowcy zdefiniowali chemiczne metody pozyskiwania znaczących ilości rzadkiego produktu naturalnego. Dane z badań na modelu mysim pokazują, że syntetyczna konolidyna jest tak skuteczna pod względem usuwania bólu ostrego i zapalnego jak morfina, wywołując przy tym o wiele mniej (jeśli w ogóle) efektów ubocznych. Morfina powoduje różne skutki uboczne. Niektóre są po prostu nieprzyjemne, inne potencjalnie śmiertelne. Należą do nich mdłości, chroniczne zatwardzenie, uzależnienie czy depresja oddechowa (stłumienie oddychania). W Indiach, Tajlandii i Chinach ekstrakt z liści T. divaricata stosuje się jako środek przeciwzapalny na rany, a korzenie żuje się na ból zęba. Inne części rośliną są wykorzystywane do leczenia chorób skóry oraz nowotworów. Pracami nad syntezą konolidyny, które trwały od 2008 r., kierował prof. Glenn Micalizio. Było to konieczne, ponieważ z rośliny nie dało się pozyskać takich ilości substancji, by badać jej właściwości. W końcu zespół doszedł do 9-etapowej metody pozyskiwania konolidyny; punktem wyjścia była łatwo dostępna pirydyna. Później przyszedł czas na ocenę farmakologiczną. Badania prowadzone na gryzoniach w laboratorium prof. Laury Bohn wykazały, że choć konolidyna wykazuje niskie powinowactwo do receptorów opiatowych, działa niemal tak silnie jak morfina. Nowy syntetyczny związek tłumił ból ostry i pochodzenia zapalnego, pokonywał też łatwo barierę krew-mózg i był obecny w stosunkowo dużych stężeniach we krwi oraz mózgu do 4 godzin po wstrzyknięciu. Zwierzęta zachowywały się normalnie i nie były pobudzone. Bohn ujawnia, że choć wiadomo już trochę o możliwościach sztucznej konolidyny, nadal nie wyjaśniono sposobów jej działania. Po przejrzeniu ponad 50 [konkretnie 55] prawdopodobnych celów komórkowych nadal nie rozszyfrowaliśmy podstawowego mechanizmu. Brak efektów ubocznych stanowi, wg Amerykanów, obosieczny miecz. Brak skutków ubocznych czyni z konolidyny świetną kandydatkę do rozwijania, z drugiej jednak strony skutki uboczne mogłyby coś powiedzieć o działaniu związku na poziomie molekularnym. Syntetyczna konoidyna nie działa na żadne receptory związane z opiatami, a także na receptory głównych neuroprzekaźników.
  3. Hipoteza tzw. świata RNA, zgodnie z którą pierwsze formy życia na Ziemi wykorzystywały cząsteczki RNA zarówno jako nośnik informacji genetycznej, jak i cząsteczki o charakterze enzymów, jest jedną z najpopularniejszych teorii dotyczących początków życia na naszej planecie. Najnowsze dane, dostarczone przez włoskich naukowców, dodatkowo umacniają wiarygodność tej hipotezy. Zespół prof. Ernesto Di Mauro z rzymskiego uniwersytetu La Sapienza analizował zachowanie cyklicznych nukleotydów - związków blisko spokrewnionych z jednostkami budulcowymi RNA. Włoscy naukowcy chcieli sprawdzić, czy cząsteczki tych substancji mogą przejść spontaniczną polimeryzację, której produktem byłyby cząsteczki RNA. Jak wykazano podczas serii prostych eksperymentów, do samoczynnego zajścia syntezy RNA wystarczyło podgrzanie środowiska, w którym przebywały cykliczne nukleotydy. Po podgrzaniu wodnego roztworu tych cząsteczek do temperatur z zakresu od 40 do 90 °C okazało się, że możliwe jest powstanie polimerów RNA o długości przekraczającej 120 nukleotydów. W badanych przypadkach zsyntetyzowane cząsteczki były co prawda zbudowane zaledwie z jednego typu nukleotydów (a nie z czterech, jak cząsteczki RNA występujące w organizmach żywych), lecz fakt zaobserwowania spontanicznej syntezy łańcuchów RNA oznacza przełom w badaniach zarówno nad chemicznymi właściwościami tego związku, jak i nad początkami życia na Ziemi. Odkrycie dokonane przez zespół prof. Di Mauro jest kolejną ważną przesłanką na rzecz prawdziwości hipotezy o świecie RNA. Jest ono tym ważniejsze, że cykliczne nukleotydy także mogą powstawać spontanicznie, zaś substratami do ich syntezy są proste związki, które mogły występować na Ziemi kilka miliardów lat temu. Wiele wskazuje więc na to, że powstanie życia na naszej planecie zawdzięczamy... serii stosunkowo prostych reakcji chemicznych.
  4. Geofizycy z waszyngtońskiej Carnegie Institution udowodnili, że w warunkach panujących pod powierzchnią Ziemi możliwe jest zajście syntezy metanu (CH4) z materii nieorganicznej. Oznacza to ni mniej, ni więcej, że znaczna część zasobów ropy i gazu ziemnego na naszej planecie mogła powstać w procesach niezależnych od ilości dostępnej biomasy, a do tego proces ten może trwać nieustannie aż do dziś. Autorzy studium, kierowani przez Anuraga Sharmę, przeprowadzili serię doświadczeń symulujących warunki panujące pod powierzchnią Ziemi. W specjalnie przygotowanej aparaturze testowano różne mieszanki substancji i poddawano je ekstremalnym warunkom: ciśnieniom sięgającym 8 GPa oraz temperaturom do 1500°C. Jak się okazało, w wielu sytuacjach uwzględnionych przez eksperymentatorów dochodziło do powstawania metanu w sposób niezależny od obecności organizmów żywych oraz związków, których powstanie byłoby niemożliwe bez ich udziału. Synteza zachodziła szczególnie wydajnie, gdy w mieszaninie reakcyjnej obecny był kwas mrówkowy (związek organiczny, który może powstać w głębi Ziemi na drodze abiotycznej syntezy) oraz tlenek żelaza (substancja występująca pospolicie pod powierzchnią naszej planety), które silnie sprzyjały syntezie CH4 z pospolitych substancji, takich jak woda, grafit, CO2 czy wodór. Co więcej, symulowane warunki odpowiadają tym panującym w płaszczu i dolnych warstwach skorupy Ziemi, co sugeruje, że synteza metanu może wciąż zachodzić pod naszymi stopami. Eksperyment przeprowadzony przez zespół z Carnegie Institution potwierdza, że zasoby ropy i gazu znajdujące się pod powierzchnią Ziemi mogły (i wciąż mogą) powstawać niezależnie od organizmów żywych. Jeżeli jest to prawda, prognozy na temat światowych rezerw paliw kopalnych mogą wymagać gruntownej korekty.
  5. Jak wiele związków chemicznych może zostać zsyntetyzowanych w odpowiednio zaopatrzonym laboratorium? Zdaniem badaczy z Uniwersytetu w Bernie, liczba takich substancji wynosi aż... 970 milionów. Ta astronomiczna liczba jest efektem symulacji przeprowadzonej przez Lorenza C. Bluma i Jeana-Louisa Reymonda, pracowników Wydziału Chemii i Biochemii Uniwersytetu w Bernie. Założenia projektu były proste. Jego celem było ustalenie liczby związków, które mogą zostać zsyntetyzowane z maksymalnie pięciu pierwiastków: węgla, azotu, tlenu, siarki oraz chloru. Dodatkowym warunkiem było występowanie w wirtualnej molekule maksymalnie 13 atomów każdego z pierwiastków. Oprócz tego konieczne było potwierdzenie, że każdy z hipotetycznych związków jest możliwy do zsyntetyzowania i na tyle stabilny, by możliwe było jego wykorzystanie. Efektem kalkulacji była właśnie oszałamiająca liczba 970 milionów substancji. Powstała w ten sposób baza danych (czy też, jak wolą ją nazywać autorzy, "przestrzeń chemiczna") jest rekordowo długą listą związków nadających się do wytworzenia i potencjalnego użycia np. w terapii. Co ważne, zawartość całej "przestrzeni" została opublikowana, dzięki czemu każdy zainteresowany badacz może z niej korzystać i wytwarzać opisane substancje. Wydaje się, że najważniejszym odbiorcą bazy stworzonej przez Bluma i Reymonda będą firmy farmaceutyczne. Dzięki orientacyjnym danym na temat właściwości "wirtualnych związków" ich pracownicy będą mogli przewidzieć, które substancje warto syntetyzować i badać w kierunku ich przydatności w leczeniu.
  6. Zwolennicy teorii "świata RNA", mówiącej o tym, iż nośnikiem materiału genetycznego i jednocześnie aparatem enzymatycznym pierwszych form życia na Ziemi było właśnie RNA, mają powody do satysfakcji. Na łamach czasopisma Nature pojawiła się publikacja udowadniająca możliwość spontanicznej syntezy prekursorów tego związku. Z punktu widzenia chemii RNA jest łańcuchową cząstką złożoną z następujących po sobie nukleotydów, czyli elementów złożonych z reszt cukru rybozy, kwasu fosforowego (V) oraz zasady azotowej należącej do grupy puryn lub pirymidyn. Genetyków z kolei znacznie bardziej interesuje sekwencja nukleotydów w nici RNA, gdyż to ona jest nośnikiem informacji genetycznej. Wraz ze wzrostem popularności hipotezy "świata RNA" wzrastała liczba badaczy próbujących odtworzyć warunki potrzebne do samoistnej syntezy tego związku. Ogromna większość próbowała wytworzyć kolejno wszystkie trzy związki potrzebne do syntezy nukleotydów, a następnie połączyć je ze sobą. Nikomu się to nie udało. Jak się jednak okazuje, zmiana podejścia do problemu wystarczyła, by dokonać przełomu. Autorem odkrycia jest prof. John D. Sutherland z Uniwersytetu w Manchesterze. Zamiast osobno syntetyzować rybozę i zasadę azotową, badacz postanowił zsyntetyzować cały nukleotyd pirymidynowy za jednym podejściem. Eksperyment powiódł się, zaś mieszanina reakcyjna potrzebna do wytworzenia prekursorów RNA zawierała zaledwie pięć prostych związków: cyjanamid, cyjanoacetylen, aldehyd glikolowy, aldehyd glicerolowy i aniony kwasu fosforowego (V). Wszystkie te substancje mogły istnieć na Ziemi w okresie odpowiadającym hipotetycznemu istnieniu "świata RNA". Mówiąc najprościej, wzięliśmy połowę [cząsteczki] zasady, dodaliśmy do tego połowę [cząsteczki] cukru, dodaliśmy kolejny fragment cząsteczki zasady i tak dalej, wspomina prof. Sutherland. Kluczem okazała się kolejność, w której poszczególne składniki były dodawane i sposób ich mieszania - było to zupełnie jak robienie sufletu. Niestety, nie wszystkie zagadki zostały jeszcze rozwiązane. Prof. Sutherland zastrzega, że przeprowadzony przez niego eksperyment zaszedł w ściśle kontrolowanych warunkach naczynia laboratoryjnego. Z drugiej jednak strony nie sposób nie zauważyć, że ewolucja miała na realizację tego zadania wiele milionów lat.
  7. Choć teoria ewolucji została powszechnie zaakceptowana przez naukowców, od wielu lat nie ustalono, w jaki sposób powstały pierwsze formy życia na naszej planecie. Teraz, dzięki eksperymentowi przeprowadzonemu przez badaczy z Uniwersytetu Rzymskiego, poznaliśmy istotne fakty na temat powstawania ważnych związków organicznych. Doświadczenie pokazało, w jaki sposób może dojść do samoistnej syntezy długich fragmentów RNA - jednego z nośników informacji genetycznej, posiadającego także właściwości katalizatora (substancji ułatwiającej zachodzenie niektórych reakcji chemicznych). Uważa się, że właśnie takie cząsteczki mogły być najważniejszym składnikiem pierwszych, niezwykle prymitywnych komórek. W normalnych warunkach cząsteczki RNA mogą co prawda powstawać samoistnie, lecz wiązania pomiędzy tworzącymi je podjednostkami (nukleotydami) są bardzo niestabilne. Z tego powodu samoczynna synteza długich nici RNA wydaje się mało prawdopodobna. Jak się jednak okazuje, w odpowiednich warunkach kilka wytworzonych osobno łańcuchów może się ze sobą łączyć, tworząc znacznie dłuższą cząsteczkę. Głównym autorem eksperymentu jest Ernesto Di Mauro. Badacz testował zdolność RNA do ligacji, czyli łączenia się ze sobą całych nici, w zależności od pH oraz temperatury środowiska. Okazuje się, że przy lekko zakwaszonym środowisku oraz temperaturze nieco poniżej 70 stopni Celsjusza wystarczy zaledwie kilkanaście godzin, by w roztworze powstały stosunkowo długie cząsteczki. Na podstawie doświadczenia Di Mauro wykazał, że powstające molekuły mogą osiągać długość około stu nukleotydów. Jest to niezwykle istotne, gdyż właśnie taka długość łańcucha jest uznawana za swoistą granicę: cząsteczki dłuższe od stu podjednostek są w stanie tworzyć struktury trójwymiarowe. Powstawanie tych złożonych form jest konieczne, by cząsteczka RNA zyskała zdolności katalityczne i była w stanie przeprowadzać niektóre reakcje chemiczne. Wykonany eksperyment jest pierwszym, który potwierdza doświadczalnie możliwy mechanizm powstania pierwszych katalizatorów biologicznych. Ich obecność jest uznawana za czynnik niezbędny do funkcjonowania organizmów żywych, co może oznaczać, że włoscy naukowcy odkryli właśnie prawdopodobny mechanizm powstania zalążków życia na Ziemi.
  8. Już za kilka lat do produkcji pleksiglasu możemy zacząć wykorzystywać... bakterie. O odkryciu interesujących cech niektórych mikroorganizmów informują niemieccy naukowcy. Pleksiglas, zwany także szkłem akrylowym, zbudowany jest z cząsteczek poli(metakrylanu metylu) (ang. polymethyl methacrylate - PMMA). Obecnie jest on wytwarzany na drodze chemicznej, zaś surowcami do jego produkcji są związki zawarte w ropie naftowej. Nie dziwi w związku z tym fakt, że poszukiwana jest metoda bardziej przyjazna dla środowiska i, co ważne, opłacalna w dobie kończących się powoli zapasów "czarnego złota". Nowy pomysł na syntezę metakrylanu polimetylu zakłada zastosowanie w tym celu osiągnięć "białej", czyli przemysłowej, biotechnologii. Autorami technologii są naukowcy z dwóch niemieckich instytucji: Uniwersytetu w Duisburgu i Essen oraz Centrum Nauk Przyrodniczych im. Helmholtza. W jednym z gatunków bakterii odnaleźli oni enzym, zwany mutazą 2-hydroksyizobutyrylu, zdolny do przeprowadzenia reakcji kluczowej dla syntezy PMMA. Co ciekawe, do odkrycia doszło podczas prac nad zupełnie innym projektem, mającym na celu rozkład silnej toksyny - eteru metylo-tert-butylowego. Odkryty enzym posiada zdolność do zmiany położenia atomów wewnątrz łańcuchów złożonych z czterech atomów węgla. Uzyskiwana jest w ten sposób struktura rozgałęziona zamiast typowej cząsteczki liniowej. Właśnie taki kształt molekuł jest optymalny dla syntezy szkła akrylowego. Istotną cechą odkrytego procesu jest możliwość całkowitej rezygnacji ze stosowania produktów ropopochodnych na rzecz łatwo dostępnych związków organicznych, takich jak cukry czy kwasy tłuszczowe. W praktyce oznacza to, że PMMA będzie można uzyskiwać z wielu rodzajów zwykłych śmieci. Wysiłek szefa zespołu pracującego nad nową metodą produkcji pleksiglasu, dr Thore Rohwedera, został doceniony. Badacz otrzymał nominację do nagrody przyznawanej przez firmę chemiczną Evonik, jednego z potentatów obsługiwanego przez siebie rynku. Jeżeli zaś technologię uda się wdrożyć na skalę przemysłową, co może, zdaniem samego autora, nastąpić za cztery lata, wówczas dodatkową nagrodą mogą być także wielkie pieniądze. Światowy rynek produkcji PMMA, wart około 4 miliardów euro rocznie, z pewnością jest bowiem otwarty na kolejne innowacje...
  9. Spośród 4000 gatunków ssaków nasz jest jednym z nielicznych, których zdrowie uzależnione jest od przyjmowania wraz z pożywieniem kwasu askorbinowego, czyli witaminy C. Podobny los dzielą z nami takie gatunki, jak większość naczelnych, świnki morskie oraz niektóre gatunki nietoperzy. Okazuje się jednak, że w toku ewolucji nasze gatunki wypracowały zadziwiająco wydajny mechanizm kompensujący tę niedogodność. W organizmach pozbawionych zdolności syntezy kwasu askorbinowego występuje bardzo wydajny mechanizm wychwytu utlenionej formy witaminy C, czyli kwasu dehydroaskorbinowego (DHA). Związek ten powstaje z witaminy C w wyniku reakcji z utleniaczami - cząsteczki kwasu askorbinowego są "poświęcane" w obronie innych związków, krytycznych dla przeżycia. W efekcie tej reakcji powstaje utleniona forma kwasu askorbinowego, czyli właśnie DHA. W większości świata ożywionego DHA jest traktowany jak związek "zużyty" i przez to niepotrzebny. W organizmie człowieka zostaje on jednak pochłonięty przez czerwone krwinki (erytrocyty), a następnie powrotnie zredukowany do aktywnej formy. Tak przetworzony może zostać wydzielony z powrotem do krwi, skąd trafia do innych tkanek. Dr Naomi Taylor, pracująca na Uniwersytecie we francuskim Montpellier, jest pod wrażeniem skuteczności tego mechanizmu: Ewolucja jest niesamowita. Mówimy o naszej niezdolności do wytwarzania kwasu askorbinowego jak o "wrodzonym defekcie metabolicznym", a tymczasem wypracowaliśmy zadziwiający mechanizm kompensujący tę niedogodność. Co więcej, używamy do tego jednych z najliczniejszych i najbardziej rozsianych po całym ciele komórek. Warto zaznaczyć, że organizmy zdolne do syntezy witaminy C są niemal całkowicie niezdolne do wychwytywania z krwi DHA. Zamiast tego są zmuszone produkować "od zera" ogromne ilości kwasu askorbinowego, jednoczesnie zużywając na to mnóstwo energii. Dla przykładu: człowiekowi wystarcza pobranie wraz z dietą 1 mg witaminy C na kilogram masy ciała, tymczasem kozły są zmuszone wytwarzać we własnym ciele 200 razy większą ilość tego związku! W organizmie człowieka DHA jest pobierany do wnętrza erytrocytów przez białko zwane Glut1, które znane jest przede wszystkim ze zdolności do wchłaniania glukozy (stąd jego nazwa, pochodząca od angielskiego Glucose Transporter, type 1). Ciekawostką jest jednak fakt, że pomimo mylącej nazwy białka wykazuje ono znacznie większą zdolność do przenoszenia DHA niż glukozy. Efekt ten dodatkowo pogłębia się wraz z upływem życia komórki. Badacze twierdzą, że przyczyną tej "preferencji" przenośnika glukozy i DHA jest synteza innego białka zwanego stomatyną. Pojawia się ono w czerwonych krwinkach dopiero po pewnym czasie od powstania tych komórek. Brak tej proteiny powoduje odwrotne zjawisko, tzn. wzrost wydajności wchłaniania glukozy kosztem ilości pobieranego kwasu dehydroaskorbinowego. Kolejna niespodzianka: u myszy, które mają naturalną zdolność syntezy witaminy C, erytrocyty w ogóle nie wykazują obecności Glut1 na powierzchni. Zamiast tego posiadają na swojej powierzchni zupełnie inny przenośnik, zwany Glut4, praktycznie niezdolny do pobierania DHA z krwi. Istnieje bardzo wyraźna zależność pomiędzy obecnością na czerwonych krwinkach określonego transportera a zdolnością organizmu do wytwarzania witaminy C. Jak widać, w naturze samowystarczalność nie zawsze jest potrzebna. Czasem dużo cenniejszą zdolnością jest umiejętne wykorzystanie tego, co inni odrzucili jako niepotrzebne.
  10. Zanim zacznie wypełniać swoją funkcję, każde białko w organizmie żywym musi przejść proces składania. Proces ten jest zależny od ogromnej liczby sił działających na każdy atom białka oraz jego otoczenia, a także od warunków, w których zachodzi synteza. Na podobnej zasadzie zachodzi składanie niektórych cząsteczek RNA, które w pewnych sytuacjach może pełnić funkcje podobne do protein. Jednym z rodzajów takiego RNA są odkryte w 2002 roku tzw. "riboswitches". Są to cząsteczki tworzące złożone struktury 3D, zdolne do wiązania się z DNA i w ten sposób do włączania lub wyłączania aktywności genów (stąd ich nazwa). Niedawno, po raz pierwszy w historii, udało się zaobserwować na żywo proces składania takiej struktury. Odkrycia dokonali badacze z Uniwersytetu Stanforda. Naukowcy użyli maszyny zwanej "pułapką optyczną". Jest to złożony system pozwalający na rozciągnięcie pofałdowanego i "poskładanego" RNA do postaci wyprostowanej. Sama cząsteczka RNA została zmodyfikowana: do jej końców przyczepiono wielkie (oczywiście w porównaniu do cząsteczki RNA - ich rzeczywista wielkość to zaledwie 1 mikrometr) "żagle" wyłapujące światło, wykonano je z polistyrenu, oraz dodatkowo do jednego końca dodano kawałek DNA. Służył on wyłącznie do przedłużenia badanej nici. Po oświetleniu laserem polistyrenowych końcówek RNA rozciąga się, a po wyłączeniu strumienia światła zachowuje się jak sprężyna: powraca do pierwotnego, z góry ustalonego i optymalnego energetycznie, kształtu. Dzięki obserwacjom zmiany odległości pomiędzy "żaglami", dokonywanym w mikroskopie optycznym, można było ocenić, w jakiej kolejności powstawały pętle w strukturze RNA. Dodatkowo, znając ilość energii potrzebnej do "wyprostowania" RNA, można ustalić, jaka jest energia odwrotnego procesu, czyli składania, oraz czas niezbędny do jego zajścia. To pierwsza tak dokładna analiza tworzenia się struktur trójwymiarowych w makrocząsteczkach. To bezprecedensowe odkrycie otwiera nowy rozdział w badaniu składania makrocząsteczek, takich jak białka czy kwasy nukleinowe. Do tej pory za najskuteczniejszą (co wcale nie znaczy, że wystarczająco dobrą) metodę ich badania uznawano symulacje komputerowe. Te ostatnie były jednak tworzone w oparciu o obliczanie wartości przybliżonych, które pogarszały jakość wyników. Przy okazji tego odkrycia warto zaznaczyć, że również na polu bioinformatyki Uniwersytet Stanforda może się pochwalić bardzo zaawansowanymi badaniami. Naukowcy z tej uczelni od kilku lat udoskonalają algorytmy pozwalające obliczyć proces składania białek, wykorzystując moc obliczeniową komputerów rozsianych po całym świecie. Rozsyłają do internautów biorących udział w projekcie porcje danych do obliczenia, a następnie zbierają ich wyniki i tworzą w ten sposób "molekularne mapy" składania białek. Chętni do wzięcia udziału w projekcie znajdą dalsze informacje na ten temat na stronach Folding@home.
  11. Wiele odchudzających się osób chciałoby jeść do woli i dalej ważyć tyle samo, co przed aktem rozpusty. Odkryto, że jest to możliwe, przynajmniej u myszy, którym brakuje pewnego genu. U gryzoni uruchamia się błędne koło syntezy i rozkładu niepotrzebnych organizmowi białek. Prowadzi to do spalania tłuszczu (w ten sposób zyskuje się energię potrzebną do zasilania jałowego procesu). To dlatego wspomniane wyżej myszy mogą jeść więcej pożywienia i ważyć mniej od pozostałych zwierząt. Brakujący gen koduje enzym konieczny do chemicznego strawienia niektórych aminokwasów. Dochodzi do nagromadzenia leucyny, co "skłania" komórki do produkcji nowych, choć niepotrzebnych łańcuchów białkowych. Następnie zostają one rozłożone. Hipoteza, że syntetyzowanie i rozkładanie cząsteczek substancji istotnych z biologicznego punktu widzenia może pomóc w pozbyciu się nadwyżek energetycznych, nie jest dla naukowców niczym nowym. Teraz jednak po raz pierwszy udało się to zademonstrować w praktyce (Cell Metabolism). Wcześniejsze badania wykazały np., że diety wysokobiałkowe lub suplementy zawierające leucynę często pomagają zrzucić zbędne kilogramy. Nie rozumiano jednak dobrze, jaki mechanizm leży u podłoża zaobserwowanego zjawiska. Zespół Christophera Lyncha z College'u Medycyny Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii wyłączył gen, który w normalnych warunkach zawiaduje procesem wychwytywania aminokwasów z krwi. Genetycznie zmodyfikowane gryzonie wydawały się bardziej głodne od innych myszy. Uwzględniając masę ciała, jadły więcej od pozostałych zwierząt. Kiedy przestawiano je na dietę wysokotłuszczową, która zazwyczaj przekształca gryzonie w małe beczułki, nadal pozostawały szczupłe. Ich zapasy tłuszczu (ang. body fat, BF) stanowiły połowę tego, co nagromadziło się u pozostałych mieszkańców klatki. U zawsze szczupłych myszy zaobserwowano lekko podwyższoną ciepłotę ciała, co wiązało się ze spalaniem nadwyżek pokarmowych. Na normalnej diecie zmodyfikowane gryzonie były zdrowe. Ważyły tylko o 10% mniej od normalnych myszy. Rzadziej chorowały też na cukrzycę. Sytuacja zmieniała się jednak diametralnie, gdy myszom odcinano dopływ leucyny. Siedziały wtedy obok pokarmu, dyszały i ciągle jadły. Były mokre od potu, ale jadły coraz więcej i więcej, nadal nie przybierając na wadze. Naukowcy spekulują, że zwierzęta te mogą wykorzystywać poziom aminokwasu w organizmie do określania, ile powinny jeść, by osiągnąć optymalną wagę. Lynch ma nadzieję, że okiełznanie procesu jałowego wytwarzania i rozkładania białek pozwoliłoby uzyskać nowe narzędzie leczenia otyłości u ludzi. Susan Fried, endokrynolog z Uniwersytetu w Baltimore, uważa, że kluczem do sukcesu nie jest zwiększanie dawek dostarczanej organizmowi leucyny, ale zablokowanie jej metabolizmu. Podobny efekt można by u ludzi uzyskać nie przez manipulowanie genami, ale w wyniku wykorzystania leków hamujących enzym rozkładający aminokwas. Na razie nie wiadomo, jakie byłyby skutki uboczne stosowania takich medykamentów.
  12. Synteza białek rozpoczyna się od wytworzenia lub sprowadzenia do organizmu elementów składowych, czyli aminokwasów. Chińscy naukowcy udowodnili jednak, że można to zrobić zupełnie inaczej. Wygodniejsza w tym przypadku metoda przypomina wykorzystywaną przy produkcji tworzyw sztucznych polimeryzację olefin (alkenów). Substraty są tanie, co w przypadku działań na skalę przemysłową stanowi niewątpliwie duży plus (Angewandte Chemie). Aminokwasy zawierają dwie grupy funkcyjne: zasadową grupę aminową (-NH2) oraz kwasową grupę karboksylową (-COOH). Tworząc wiązania peptydowe pomiędzy grupą aminową jednego aminokwasu a grupą kwasową drugiego, mogą się łączyć w długie łańcuchy polipeptydowe. Chińczycy zauważyli jednak, że by uzyskać taki sam efekt, wcale nie trzeba rozpoczynać od aminokwasów. Idealnymi substratami okazały się iminy. Są to związki organiczne, które powstają w wyniku reakcji związków karbonylowych z amoniakiem albo aminami pierwszorzędowymi. Charakteryzują się właściwościami zasadowymi. W cząsteczkach imin występuje podwójne wiązanie między atomami węgla i azotu: RCH=NR' lub RR'C=NR''. Jeśli iminy połączy się naprzemiennie z cząsteczkami tlenku węgla (CO), otrzymamy łańcuch składający się z dwóch rodzajów elementów. Reakcja tę obmyślono na wzór wykorzystywanej podczas produkcji plastików polimeryzacji Zieglera-Natty, przy której korzysta się z pomocy katalizatorów metalicznych. Jej kluczowym etapem jest insercja, czyli łączenie się monomerów z atomami metalu. Do tej pory nie udało się przeprowadzić podobnej kopolimeryzacji białka, ponieważ nie można było znaleźć skutecznego i działającego nieprzerwanie katalizatora. Zespół Huailina Suna z Nankai University odkrył, że do tego celu doskonale nadaje się pewien związek kobaltu. W przyszłości Chińczycy chcą do budowy łańcucha wykorzystać nie jeden, a kilka rodzajów imin.
×
×
  • Create New...