Znajdź zawartość

Naukowcy z niemieckiego Stowarzyszenia Helmholtza ustalili z nieosiągalną dotychczas precyzją miejsca na nici DNA, które HIV preferuje podczas integracji własnego materiału genetycznego z genomem komórek człowieka. Zdobyta wiedza jest bardzo przydatna, lecz także zaskakująca. Jak każdy przedstawiciel tzw. retrowirusów, wirus odpowiedzialny za AIDS musi "przepisać" swój materiał genetyczny, zapisany w cząsteczce RNA, do formy DNA, a następnie połączyć go z genomem komórki gospodarza. Cała ta seria procesów jest co prawda dość skomplikowana, lecz "nagrodą" dla wirusa jest jego trwała obecność w komórce i niskie prawdopodobieństwo inaktywacji. Problemem, z którym przez wiele lat naukowcy nie potrafili sobie poradzić, było ustalenie, które miejsca w genomie człowieka preferuje HIV jako miejsca wbudowania własnego materiału genetycznego. Kilka lat temu udało się ustalić, że integracja zachodzi najczęściej w okolicy miejsc rozpoczęcia transkrypcji genów, czyli procesu "przepisywania" informacji genetycznej z DNA do postaci RNA, które może zostać wykorzystane np. jako nośnik informacji potrzebny do syntezy białek. Badacze ze Stowarzyszenia Helmholtza, kierowani przez dr Stephanie Laufs oraz dr. Franka Giordano, postanowili przyjrzeć się miejscom integracji jeszcze bliżej. Do badania wykorzystano dane na temat sekwencji DNA otaczających ponad 46000 opisanych w literaturze miejsc integracji genomu wirusowego z ludzkim. Jak się okazało, HIV rzeczywiście wbudowuje kopię własnego materiału genetycznego w okolicy inicjacji transkrypcji genów gospodarza, lecz praktycznie nigdy nie zdarza się, by do integracji doszło w miejscu znajdującym się w odległości poniżej 1000 par zasad od nukleotydu, od którego rozpoczyna się "przepisywanie" informacji z DNA na RNA. Na dodatek, jeżeli nawet kopia wirusowego genomu wbuduje się zbyt blisko tej pozycji, należące do niej geny są niezwykle mało aktywne. Dokładne zrozumienie zjawisk towarzyszących infekcji wirusem odpowiedzialnym za AIDS pomogą w opracowaniu nowych terapii przeciwko tej chorobie. Oczywistym wydaje się więc, że dalsze badania (być może prowadzone przez inne zespoły) skupią się na molekularnych mechanizmach decydujących o miejscu integracji genomu HIV z genomem człowieka.

Naukowcy z Case Western Reserve University zidentyfikowali nowy, zupełnie niespodziewany mechanizm kontroli aktywności genów. Odkryte zjawisko polega na degradacji cząsteczek mRNA w miejscu, w którym nikt tego nie oczekiwał - na powierzchni rybosomu. mRNA (od ang. messenger RNA - informacyjny RNA) to jeden z najważniejszych cząsteczek występujących w komórkach. Powstają one po skopiowaniu (transkrypcji) fragmentów informacji genetycznej zapisanej w DNA, po czym trafiają do rybosomów - kompleksów zbudowanych z cząsteczek tzw. rRNA (rybosomalnego RNA) oraz białek - gdzie zachodzi synteza białek o strukturze aminokwasów zgodnej z instrukcją zapisaną w mRNA. Zgodnie z obowiązującą dotychczas teorią, mRNA wykorzystany przez rybosom trafia do tzw. ciałek P, gdzie zostaje rozłożony przez specjalne enzymy. Ku wielkiemu zaskoczeniu badaczy z Case Western Reserve University okazało się jednak, że pierwsza faza degradacji tych cząsteczek zachodzi niemal równocześnie z syntezą białek, tzn. jeszcze przed ich odłączeniem od rybosomu. Dane jasno wskazują, że zamknięcie w otoczeniu pozarybosomalnym, takim jak ciałko P, nie jest konieczne dla rozpoczęcia rozkładu mRNA, podsumowuje wyniki badań ich autor, dr Jeff Coller. Ta praca rozszerza horyzonty i rzuca nowe światło na jeden z najważniejszych szlaków degradacji mRNA - procesu kluczowego dla regulacji ekspresji genów. Wspomniana regulacja ekspresji genów to nic innego, jak dostosowanie aktywności poszczególnych genów do bieżących potrzeb komórki. Wiedząc, jak wielką rolę odgrywa ekspresja informacji genetycznej, nietrudno zrozumieć, jak ważne jest odkrycie dokonane przez zespół dr. Collera. Może ono odegrać niezwykle istotną rolę nie tylko w zrozumieniu procesów zachodzących w komórkach, lecz także w leczeniu ogromnej liczby chorób - każda z nich wpływa bowiem na fizjologię organizmu, przez co modyfikuje ekspresję różnych genów. O odkryciu poinformowało czasopismo Nature.

Naukowcy z nowojorskiego Yeshiva University zaprezentowali technikę, pozwalającą na niezwykle czułą analizę aktywności genów pojedynczej komórki. Osiągnięcie tak wielkej precyzji badania pozwoli na przeprowadzenie wyjątkowo dokładnych badań nad wieloma procesami zachodzącymi w naszych organizmach. Opracowana metoda służy do wykrywania cząsteczek mRNA - nośnika informacji genetycznej pozwalającego na wytworzenie określonego produktu (białka lub RNA mogącego pełnić w organizmie różne funkcje) na podstawie informacji zapisanej w DNA. Cząsteczki mRNA powstają dzięki "przepisaniu" (transkrypcji) sekwencji DNA, zaś sekwencja samego mRNA może np. posłużyć jako instrukcja, według której syntetyzowana jest cząsteczka białka. Aby zidentyfikować wyłącznie cząsteczki mRNA powstające na bazie sekwencji zapisanej w poszukiwanym genie, badacze zastosowali technikę fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ (ang. fluorescent in-situ hybridization - FISH). Została ona opracowana 26 lat temu, a jednym z naukowców pracujących nad jej stworzeniem był dr Robert Singer, który pracował także nad najnowszą jej modyfikacją. Analizy FISH są możliwe dzięki krótkim cząsteczkom DNA wyznakowanym barwnikiem fluorescencyjnym (stąd ich nazwa: sondy). Sekwencja sond jest dobrana w taki sposób, by łączyły się one wyłącznie z poszukiwanymi cząsteczkami mRNA. Po powstaniu odpowiednich połączeń i usunięciu cząsteczek niezwiązanych wystarczy oświetlić próbkę za pomocą lampy UV i zliczyć kolorowe punkty w obrazie mikroskopowym (patrz: zdjęcie). Choć technika fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ jest znana od ponad ćwierć wieku, po raz pierwszy udało się wykonać z jej pomocą tak precyzyjny pomiar aktywności pojedynczego genu w pojedynczej komórce. Badanie aktywności genów może mieć niebagatelne znaczenie dla naukowców próbujących zrozumieć liczne procesy fizjologiczne oraz chorobowe zachodzące w naszych organizmach. Jak bardzo istotny jest technologiczny skok naprzód w dziedzinie badań z wykorzystaniem FISH? Prawdopodobnie najlepszej odpowiedzi udziela sam dr Singer: nasze studium z wykorzystaniem tej nowej techniki już teraz wygenerowało dostatecznie wiele nowych pomysłów, by zająć naszych studentów na 10 lat. Życzymy miłej i owocnej pracy! ;-)

Podwyższenie stężenia białek zawierających jony selenu ogranicza namnażanie wirusa HIV - donoszą biochemicy z Uniwersytetu Stanu Pennsylvania. Odkryliśmy, że zwiększenie produkcji białek zawierających selen wpływa negatywnie na replikację HIV, podsumowuje odkrycie dr K. Sandeep Prabhu, jeden z autorów odkrycia. Badacz, specjalista z zakresu immunologii i toksykologii molekularnej, informuje, iż tempo namnażania wirusa może być w ten sposób zmniejszone aż dziesięciokrotnie. Selen należy do mikroelementów, co oznacza, że niewielkie ilości tego pierwiaska są konieczne dla utrzymania prawidłowych funkcji metabolicznych. Jest przy tym jednym z zaledwie kilku pierwiastków, które mogą być włączane do cząsteczek aminokwasów. Na drodze takiej modyfikacji powstaje selenocysteina, która może być następnie wbudowana do łańcucha białkowego. W ten sposób powstają tzw. selenoproteiny. Wiele wskazuje na to, że organizm wytwarza selenoproteiny, by chronić się przed infekcjami. Niestety, HIV "przechytrzył" ten system i posiadł zdolność do rozkładania tej grupy białek. Mechanizm tego procesu nie jest dokładnie znany, lecz zespół dr. Prabhu sugeruje, że winne może być wirusowe białko Tat, istotne głównie podczas wczesnego etapu infekcji. Proteina Tat, zwana także transaktywatorem transkrypcji (stąd jej skrótowa nazwa), odpowiada za aktywację genów wspomagających procesy infekcji i replikacji. Co prawda organizm człowieka broni się wytwarzając białko TR1, lecz, jak wiemy z praktyki, wirus potrafi "obejść" to zabezpieczenie i przeprowadzić skuteczny atak na organizm. Skoro HIV wpływa na selenoproteiny, pomyśleliśmy, że logicznym sposobem walki z wirusem będzie zwiększenie produkcji tych białek w organizmie, tłumaczy ideę eksperymentu dr Prabhu. Aby zbadać tę tezę, od zdrowych ochotników pobrano krew, a następnie zakażono ją wirusem. Po pewnym czasie do części hodowanych komórek dodano selenian (IV) sodu (Na2SeO3). Wyniki testu pokazują, że dodatek mikroelementu ogranicza aktywność replikacyjną wirusa co najmniej dziesięciokrotnie w stosunku do grupy nieleczonej. Kolejny eksperyment pokazał z kolei, że obniżenie poziomu białka TR1 zwiększa tempo namnażania wirusa o około 250% pomimo ciągłego zasilania hodowli kolejnymi porcjami selenu. Wnioski z przeprowadzonego badania nasuwają się same. Wiele wskazuje na to, że przyjmowanie suplementów zawierających selen może znacząco spowolnić rozwój infekcji HIV. Niestety, jak to zwykle bywa w podobnych przypadkach, ostateczne potwierdzenie tej hipotezy będzie musiało trochę potrwać.

Badacze z Uniwersytetu Rockefellera donoszą o nieznanym dotąd mechanizmie ułatwiającym szybki rozwój zarodka. O swoim odkryciu poinformowali na łąmach czasopisma Journal of Cell Biology. Niemal wszystkie procesy zachodzące w komórce są sterowane za pośrednictwem instrukcji zawartych w genomie. Zapisana w DNA informacja jest "przepisywana" na odpowiednią sekwencję zapisaną w mRNA, a następnie instrukcja zapisana w mRNA jest odczytywana i na jej podstawie dochodzi do syntezy białka. Czasami jednak komórka wytwarza mRNA, ale z różnych względów nie jest ono wykorzystywane. Zostaje wóczas specjalnie oznakowane i trafia do tzw. ciałek P, gdzie dochodzi do jego rozkładu. Badacze z Uniwersytetu Rockefellera odkryli jednak zachodzące w jajach robaków nietypowe zjawisko, dzięki któremu nadmiar mRNA trafia do ciałek P, lecz zostaje zachowane na potrzeby dalszego rozwoju komórki. Sekretem nietypowych właściwości komórek dojrzewającego jaja jest brak enzymu zwanego Pat1, odpowiedzialnego za rozkład mRNA. Wiele wskazuje na to, że rolą tych specyficznych ciałek P jest więc magazynowanie mRNA kodującego informacje o białkach potrzebnych na dalszych etapach rozwoju. Kiedy nadchodzi odpowiedni moment, ciałka P uwalniają swoją zawartość, umożliwiając w ten sposób szybką syntezę potrzebnych w danej chwili protein. Pozwala to na uniknięcie "oczekiwania" na wyprodukowanie dostatecznej ilości mRNA, dzięki czemu rozwój jaja zachodzi sprawniej. Co ciekawe, badacze zaobserwowali przynajmniej cztery typy ciałek P wyróżniające się obecnością charakterystycznych enzymów. Ponieważ każdy rodzaj tych struktur pojawia się w komórkach na ściśle okreslonym etapie rozwoju, kontrolują one najprawdopodobniej różne procesy. Sugeruje to, że cały system "magazynów mRNA" odgrywa istotną rolę regulacyjną w procesie dojrzewania młodego osobnika. Choć badania przeprowadzono organizmie na odległym ewolucyjnie od człowieka, ich wynik może się okazać istotny także dla nas. Warto bowiem wiedzieć, że ciałka P są obecne także w ludzkich komórkach, co może sugerować, że także w naszych organizmach odgrywają one rolę bardziej złożoną, niż tylko usuwanie nadmiaru mRNA. Dokładne rozszyfrowanie tej zagadki mogłoby pomóc w zrozumieniu genetycznych podstaw wczesnych etapów rozwoju człowieka oraz rozwoju niektórych chorób związanych z zaburzeniami tych niezwykle istotnych procesów.

Aplikacje rozpoznające mowę i przetwarzające ją na tekst pisany popełniają więcej błędów w przypadku głosów żeńskich. Naukowcy prowadzeni przez doktora Syeda Alego postanowili sprawdzić, jak zwiększyć dokładność przekładu i jakie czynniki niekorzystnie wpływają na rozpoznawanie mowy. Dziesięciu rezydentów oddziału radiologii (5 kobiet i 5 mężczyzn) miało nagrać kilka standardowych raportów. Każdy składał się z 2.123 słów. Następnie podlegały one obróbce przez program transkrypcyjny. Potem porównywano tekst oryginalny z tekstem wyświetlanym na ekranie komputera i zliczano popełnione błędy. Odsetek błędów zdefiniowano jako sumę insercji (dostawiania dodatkowych liter czy sylab) i delecji (usunięcia) podzieloną przez ogólną liczbę słów. W populacji męskiej wskaźnik ten wahał się w granicach 0,025-0,139, a w populacji żeńskiej od 0,015 do 0,206. Dr Ali uważa, że większa liczba błędów przekładu u kobiet oznacza, że powinny one więcej ćwiczyć z urządzeniami wyposażonymi w tego typu aplikacje. Sugeruje, że panie mogłyby korzystać z makr czy zmienić styl dyktowania. W zawodzie lekarza błąd może oznaczać uszczerbek na zdrowiu lub nawet utratę życia, więc gra jest zdecydowanie warta świeczki. Więcej na temat opisanego eksperymentu można przeczytać w relacji prasowej American Roentgen Ray Society.