Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Szwedzi obalili ważną teorię dotyczącą DNA

Recommended Posts

Naukowcy ze szwedzkiego Uniwersytetu Technologicznego Chalmers obalili teorię mówiącą, że obie nici DNA są utrzymywane przez wiązania atomów wodoru. Okazuje się, że kluczem są siły hydrofobowe, nie atomy wodoru. Odkrycie to może mieć duże znaczenie dla medycyny i innych nauk biologicznych.

Helisa DNA składa się z dwóch nici zawierających molekuły cukru i grupy fosforanowe. Pomiędzy obiema nićmi znajdują się zasady azotowe zawierające atomy wodoru. Dotychczas sądzono, że to wiązania atomów wodoru utrzymują razem obie nici.
Jednak uczeni z Chalmers wykazali właśnie, że kluczem do utrzymania razem nici jest hydrofobowe wnętrze molekuł zanurzonych w środowisku składającym się głównie z wody. Zatem mamy tutaj hydrofilowe otoczenie i hydrofobowe molekuły odpychające otaczającą je wodę. Gdy hydrofobowe molekuły znajdują się w hydrofilowym środowisku, grupują się razem, by zmniejszyć swoją ekspozycję na wodę.

Z kolei wiązania wodorowe, które dotychczas postrzegano jako elementy utrzymujące w całości podwójną helisę DNA, wydają się mieć więcej wspólnego z sortowaniem par bazowych, zatem z łączniem się helisy w odpowiedniej kolejności.

Komórki chcą chronić swoje DNA i nie chcą wystawiać ich na środowisko hydrofobowe, które może zawierać szkodliwe molekuły. Jednocześnie jednak DNA musi się otwierać, by było użyteczne. Sądzimy, że przez większość czasu komórki utrzymują DNA w środowisku wodny, ale gdy chcą coś z DNA zrobić, na przykład je odczytać, skopiować czy naprawić, wystawiają DNA na środowisko hydrofobowe, mówi Bobo Feng, jeden z autorów badań.

Gdy na przykład dochodzi do reprodukcji, pary bazowe odłączają się i nić DNA się otwiera. Enzymy kopiują obie strony helisy, tworząc nową nić. Gdy dochodzi do naprawy uszkodzonego DNA, uszkodzone części są wystawiane na działanie hydrofobowego środowiska i zastępowane. Środowisko takie tworzone jest przez proteinę będącą katalizatorem zmiany. Zrozumienie tej proteiny może pomóc w opracowaniu wielu leków czy nawet w metodach leczenia nowotworów. U bakterii za naprawę DNA odpowiada proteina RecA. U ludzi z kolei proteina Rad51 naprawia zmutowane DNA, które może prowadzić do rozwoju nowotworu.

Aby zrozumieć nowotwory, musimy zrozumieć, jak naprawiane jest DNA. Aby z kolei to zrozumieć, musimy zrozumieć samo DNA. Dotychczas go nie rozumieliśmy, gdyż sądziliśmy, że helisa jest utrzymywana przez wiązania atomów wodoru. Teraz wykazaliśmy, że chodzi tutaj o siły hydrofobowe. Wykazaliśmy też, że w środowisku hydrofobowym DNA zachowuje się zupełnie inaczej. To pomoże nam zrozumieć DNA i proces jego naprawy. Nigdy wcześniej nikt nie umieszczał DNA w środowisku hydrofobowym i go tam nie badał, zatem nie jest zaskakujące, że nikt tego wcześniej nie zauważył, dodaje Bobo Feng.

Szwedzcy uczeni umieścili DNA w hydrofobowym (w znaczeniu bardzo zredukowanej koncentracji wody) roztworze poli(tlenku etylenu) i krok po kroku zmieniali hydrofilowe środowisko DNA w środowisko hydrofobowe. Chcieli w ten sposób sprawdzić, czy istnieje granica, poza którą DNA traci swoją strukturę. Okazało się, że helisa zaczęła się rozwijać na granicy środowiska hydrofilowego i hydrofobowego. Bliższa analiza wykazała, że gdy pary bazowe – wskutek oddziaływania czynników zewnętrznych – oddzielają się od siebie, wnika pomiędzy nie woda. Jako jednak, że wnętrze DNA powinno być suche, obie nici zaczynają przylegać do siebie, wypychając wodę. Problem ten nie istnieje w środowisku hydrofobowym, zatem tam pary bazowe pozostają oddzielone.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
17 minut temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

w hydrofobowym roztworze poli(tlenku etylenu)

To mi się nie zgadza. Ten polieter jest hydrofilowy do bólu, miesza się z wodą w każdym stosunku. Główny zagęszczacz kosmetyków w szczególności tych co się mają rozpuszczać w wodzie.

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 godzin temu, Mariusz Błoński napisał:

Yes the wording in the press release could be misleading. Maybe they (and we in the manuscript) should be more careful when using “hydrophobic” as a shorthand for “reduced water concentration”/”environment with few water molecules”.

Dziękuję za sprawdzenie. Ulegam presji autorytetu i z bólem serce akceptuję takie użycie 'hydrofobii', sądzę że na nasze to mogłoby być 'bezwodny',  ale 'bezwodny' jest kategorią bardzo ostrą, zatem 'niskie stężenie wody' jest chyba najlepsze :D

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Kurcze, schowało się w ślepej plamce. Baza , zasada co za różnica? ;)

Edited by Jajcenty

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Od dawna słyszymy teorię, że w przeszłości Ziemia była sucha, a wodę przyniosły z czasem bombardujące ją komety i asteroidy. Tymczasem badania opublikowane właśnie na łamach Science sugerują, że woda mogła istnieć na naszej planecie od zarania jej dziejów.
      Naukowcy z Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques we Francji odkryli, że grupa kamiennych meteorytów o nazwie chondryty enstatytowe, zawiera na tyle dużo wodoru, by dostarczyć na Ziemię co najmniej trzykrotnie więcej wody niż jej zawartość w ziemskich oceanach. Chondryty enstatytowe mają skład taki, jak obiekty z wewnętrznych części Układu Słonecznego, zatem taki, z jakiego powstała Ziemia.
      Nasze odkrycie pokazuje, że materiał, z jakiego powstała Ziemia mógł w znacznym stopniu dostarczyć jej wodę. Materiały zawierające wodór były obecne w wewnętrznych częściach Układu Słonecznego w czasie, gdy formowały się planety skaliste. Nawet jeśli temperatura była wówczas zbyt wysoka, by woda występowała w stanie ciekłym, mówi główny autor badań, Laurette Piani.
      Najnowsze odkrycie to spore zaskoczenie, gdyż zawsze sądzono, że materiał, z którego powstała Ziemia, był suchy. Pochodził bowiem z wewnętrznych obszarów formującego się Układu Słonecznego, gdzie temperatury nie pozwalały na kondensację wody.
      Chondryty enstatytowe pokazują, że woda nie musiała dotrzeć na naszą planetę z krańców Układu. Są rzadkie, stanowią jedynie 2% meteorytów znajdowanych na Ziemi. Jednak ich podobny do Ziemi skład izotopowy wskazuje, że jest z takiego właśnie materiału powstała planeta. Mają bowiem podobne izotopy tlenu, tytanu, wapnia, wodoru i azotu co Ziemia. Jeśli chondryty enstatynowe tworzyły Ziemię – z ich skład izotopowy na to wskazuje – to oznacza, że miały one w sobie tyle wody, by wyjaśnić jej pochodzenie na naszej planecie. To niesamowite, ekscytuje się współautor badań, Lionel Vacher.
      Badania wykazały też, że znaczna część azotu obecnego w ziemskiej atmosferze może pochodzi z chondrytów enstatynowych. Mamy do dyspozycji niewiele chondrytów estatynowych, które nie zostały zmienione przez asteroidę, której były częścią, ani przez Ziemię. Bardzo ostrożnie dobraliśmy chondryty do naszych badań i zastosowaliśmy specjalne techniki analityczne, by upewnić się, że to, co znajdziemy, nie pochodzi z Ziemi, mówi uczony. Badania wody w meteorytach zostały przeprowadzone za pomocą spektrometrii mas i spektrometrii mas jonów wtórnych.
      Założono, że chondryty enstatynowe uformowały się blisko Słońca. Były więc powszechnie uznawane za suche i prawdopodobnie z tego powodu nie przeprowadzono ich dokładnych badań pod kątem obecności wodoru, mówi Piani.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Prywatna chińska firma Origin Space ma zamiar wystrzelić swojego pierwszego „kosmicznego robota wydobywczego”. NEO-1, który ma wystartować w listopadzie, to niewielki 30-kilogramowy satelita, który ma wejść na orbitę heliosynchroniczną na wysokości 500 kilometrów. Urządzenie nie będzie pozyskiwało żadnych surowców, posłuży do testowania technologii.
      Naszym celem jest sprawdzenie różnych elementów, takich jak manewry na orbicie, symulowanie przechwytywania niewielkich obiektów, inteligentna identyfikacja i kontrola, mówi współzałożyciel Origin Space, Yu Tianhong.
      Origin Space powstała w 2017 roku i opisuje siebie jako pierwszą chińską firmę skoncentrowaną na pozyskiwaniu zasobów w przestrzeni kosmicznej. Gdy Pekin w 2014 roku otworzył swój przemysł kosmiczny na współpracę z przedsiębiorstwami prywatnymi, zaczęły powstawać firmy zainteresowane działaniami poza Ziemią. Szczególnie interesujące jest wydobywanie surowców, gdyż szacuje się, że przemysł górniczy wykorzystujący asteroidy może być warty biliony dolarów. Nic więc dziwnego, że przedsiębiorstwa zainteresowane kosmicznych górnictwem, angażują się w rozwój rakiet i małych satelitów.
      Origin Space ma ambitne plany. Już podpisało umowę z państwową DHF Satellite, w ramach której ma zostać przygotowana misja Yuanwang-1, która w 2021 roku ma wynieść na orbitę teleskop zaprojektowany do obserwowania asteroid bliskich Ziemi. Celem prac będzie tutaj zidentyfikowanie potencjalnych celów do rozpoczęcia prac wydobywczych. Z kolei pod koniec przyszłego roku lub na początku roku 2022 ma wystartować misja NEO-2, której celem będzie Księżyc. Yu Tianhong przyznaje, że plan tej misji nie jest jeszcze gotowy, jednak nie wyklucza ewentualnego lądowania na Srebrnym Globie.
      Wydobywanie pozaziemskich surowców stało się ponownie przedmiotem gorącej debaty po tym, jak w ubiegłym tygodniu administrator NASA Jim Bridenstine zachęcał prywatne firmy, by przywoziły próbki księżycowych skał i gruntu obiecując, że NASA je odkupi.
      Jednak przed kosmicznym górnictwem wciąż wiele przeszkód. Od kwestii związanych z odpowiednimi technologiami, poprzez całą logistykę prac górniczych i transportu, aż po odpowiedź na banalne pytanie kto – oprócz NASA – byłby skłonny kupować te surowce.
      Wiele słyszeliśmy o wodzie na Księżycu, mówi Brian Weeden, jeden z dyrektorów Secure World Foundation. Jednak gdy porozmawia się z jakimkolwiek naukowcem zajmującym się tym tematem, okazuje się, że nie wiadomo, jaki skład chemiczny ma ta woda ani z jakimi trudnościami będzie wiązało się jej pozyskanie oraz przygotowanie z niej użytecznego produktu.
      Takie same, a nawet większe, problemy dotyczą prac górniczych na asteroidach. Na Ziemi mamy wielkie kopalnie, potężne maszyny, fabryki i huty, które przetwarzają minerały na użyteczne produkty. Jak wiele z tych rzeczy będziemy potrzebowali w kosmosie i jak je tam wybudujemy?, stwierdza Weeden. Obecnie jedynymi potencjalnymi klientami są państwowe agendy kosmiczne, które mają plany związane z Księżycem. One mogą być zainteresowane księżycowymi regolitami do wznoszenia konstrukcji i wodą, do wytwarzania paliwa i celów spożywczych. Jednak poza skromną ubiegłotygodniową deklaracją NASA nie obserwujemy żadnego zainteresowania za strony rządów kupowaniem takich materiałów, dodaje.
      Chińczycy z Origin Space nie są pierwszymi, którzy próbują szczęścia na nieistniejącym rynku kosmicznego górnictwa. W 2009 roku powstała amerykańska firma Planetary Resources, która doświadczyła problemów z finansowaniem i została przejęta przez ConsenSys. Z kolei w styczniu 2019 roku również amerykańska Deep Space Industries też zmieniła właściciela i obecnie zajmuje się rozwojem małych satelitów. Więcej szczęścia mają na razie Japończycy z ispace. Udało im się pozyskać 28 milionów dolarów i budują pierwszą serię księżycowych lądowników.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Lodowce szelfowe mogą zniknąć błyskawicznie, czasami wystarczą minuty lub godziny, by się rozpadły. Proces ten jest napędzany przez wodę, która wdziera się w pęknięcia lodowca. Wiele z lodowców szelfowych znajduje się bezpośrednio przy wybrzeżach Antarktyki i stanowią fizyczną barierę zapobiegającą spływaniu ludowców z lądu do oceanu. Autorzy najnowszych badań, opublikowanych właśnie w Nature, twierdzą, że od 50 do 70 procent antarktycznych lodowców szelfowych jest zagrożonych rozpadem z powodu globalnego ocieplenia.
      Odkryliśmy, że tempo topnienia jest ważne, ale równie ważne jest to, gdzie to topnienie zachodzi mówi główna autorka najnowszych badań, Ching-Yao Lai z Columbia University. Największą zagadką jest to, kiedy lodowiec może się rozpaść, dodaje Christine Dow z kanadyjskiego University of Waterloo, która nie była zaangażowana w najnowsze badania.
      Niektóre z lodowców szelfowych pływają na otwartych wodach i nie mają wpływu na to, co dzieje się z lodowcami na lądzie.
      Jednak lodowce szelfowe znajdujące się np. w zatokach stanowią fizyczną barierę, która spowalnia spływanie do oceanu lodowców z lądu. W takim przypadku na lodowce szelfowe działają potężne siły. Z jednej strony są one poddawane naciskowi ze strony lodu spływającego z lądu, z drugiej strony napierają na ląd, z trzeciej zaś są rozciągane, gdy przemieszczają się na wodzie. W wyniku tych procesów na lodowcach szelfowych pojawiają się liczne pęknięcia. Jeśli nad taki lodowiec napłynie ciepłe powietrze i lodowiec zacznie się topić, pojawi się woda, która będzie wdzierała się w pęknięcia. Może ona błyskawicznie doprowadzić do rozpadu lodowca szelfowego. A w takim wypadku znika bariera między oceanem a lodowcem na lądzie, więc lodowiec może przyspieszyć spływanie do oceanu.
      Naukowcy spekulują, że ofiarą takiego procesu pękania i wdzierania się wody padł lodowiec szelfowy Larsen B, który w 2002 roku w ciągu zaledwie kilku tygodni stracił 3250 km2 powierzchni.
      Lai i jej zespół chcieli wiedzieć, które z lodowców szelfowych są najbardziej narażone na rozpad. Opracowali więc model maszynowego uczenia się, który był trenowany na zdjęciach lodowców z przeszłości. Celem treningu było nauczenie algorytmu rozpoznawania cech charakterystycznych prowadzących do rozpadu lodowców. Algorytm uczono na podstawie zdjęć satelitarnych lodowców szelfowych Larsen C i Jerzego VI. Następnie algorytm zaimplementowano do zdjęć całej Antarktyki.
      Na tej podstawie zidentyfikowali te pęknięcia, które – po uwzględnieniu nacisku wywieranego przez masy lodu oraz ruchy lodowca na wodzie – z największym prawdopodobieństwem będą się powiększały. Teraz uczonych czeka odpowiedź na pytanie, kiedy może dojść do rozpadu poszczególnych lodowców szelfowych. W tym celu naukowcy będą musieli połączyć swój model z modelami klimatycznymi oraz modelami opisującym spływanie lodowców z lądu. Na razie grupa Lai nie jest w stanie zakreślić ram czasowych, w których może dojść do masowego rozpadania się lodowców szelfowych. Jednak inna grupa naukowa już w 2015 roku stwierdziła, że stanie się to w perspektywie najbliższych dekad.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Bez cienia wątpliwości wykazaliśmy, że w żywych komórkach powstają poczwórne helisy DNA. To każe nam przemyśleć biologię DNA, mówi Marco Di Antonio z Imperial College London (CL). Naukowcy po raz pierwszy w historii znaleźli poczwórne helisy DNA w zdrowych komórkach ludzkiego organizmu. Dotychczas takie struktury znajdowano jedynie w niektórych komórkach nowotworowych. Udawało się je też uzyskać podczas eksperymentów w laboratorium.
      Teraz okazuje się, że poczwórna helisa DNA może występować też w żywych, zdrowych komórkach ludzkiego ciała. Dotychczas struktury takiej, zwanej G-kwadrupleks (G4-DNA), nie zauważono w żywych komórkach, gdyż technika ich wykrywania wymagała zabicia badanej komórki. Teraz naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge, ICL oraz Uniwersytetu w Leeds opracowali nowy znacznik fluorescencyjny, który przyczepia się go G4-DNA w żywych komórkach. To zaś pozwala na śledzenie formowania się tej struktury i badania roli, jaką odgrywa ona w komórce.
      Odkrycie poczwórnej helisy w komórkach, możliwość prześledzenia jej roli i ewolucji otwiera nowe pole badań nad postawami biologii i może przydać się w opracowaniu metod leczenia wielu chorób, w tym nowotworów.
      Teraz możemy obserwować G4 w czasie rzeczywistym w komórkach, możemy badać jej rolę biologiczną. Wiemy, że struktura ta wydaje się bardziej rozpowszechniona w komórkach nowotworowych. Możemy więc sprawdzić, jaką odgrywa ona rolę, spróbować ją zablokować, co potencjalnie może doprowadzić do pojawienia się nowych terapii, stwierdzają autorzy najnowszych badań.
      Naukowcy sądzą, że do formowania się kwadrupleksu dochodzi po to, by czasowo otworzyć helisę, co ułatwia różne procesy, jak np. transkrypcja.
      Wydaje się, że G4 jest częściej powiązana z genami biorącymi udział w pojawianiu się nowotworów. Jeśli struktura ta ma związek z chorobami nowotworowymi, to być może uda się opracować leki blokujące jej formowanie się.
      Już wcześniej ten sam zespół naukowcy wykorzystywał przeciwciała i molekuły, które były w stanie odnaleźć i przyczepić się do G4. Problem jednak w tym, że środki te musiały być używane w bardzo wysokich stężeniach, co groziło zniszczeniem DNA. To zaś mogło prowadzić do formowania się G4, zatem technika, której celem było wykrywanie G4 mogła de facto powodować jego tworzenie się, zamiast znajdować to, co powstało w sposób naturalny.
      Czasem naukowcy potrzebują specjalnych próbników, by obserwować molekuły wewnątrz żywych komórek. Problem w tym, że próbniki te mogą wchodzić w interakcje z obserwowanym obiektem. Dzięki mikroskopii jednocząsteczkowej jesteśmy w stanie obserwować próbniki w 1000-krotnie mniejszym stężeniu niż wcześniej. W tym przypadku próbnik przyczepia się do G4 w ciągu milisekund, nie wpływa na jej stabilność, co pozwala na badanie zachowania G4 w naturalnym środowisku bez wpływu czynników zewnętrznych.
      Dotychczasowe badania wykazały, że G4 forumuje się i znika bardzo szybko. To sugeruje, że jest to tymczasowa struktura, potrzebna do wypełnienia konkretnych funkcji, a gdy istnieje zbyt długo może być szkodliwa dla komórek.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...