Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Wbrew teorii ewolucji, mutacje DNA nie są całkowicie przypadkowe

Recommended Posts

Powszechnie spotykany rzodkiewnik pospolity (Arabidopsis thaliana) może znacząco zmienić nasze rozumienie mechanizmów ewolucyjnych, pomóc w opracowaniu lepszych roślin uprawnych czy w walce z rakiem. To modelowa roślina wykorzystywana do badań w botanice (m.in. w genetyce). A najnowsze badania nad nią przyniosły zaskakujące informacje.

Zawsze sądziliśmy, że mutacje DNA przytrafiają się losowo na całej jego długości. Okazuje się, że mutacje nie są aż tak bardzo przypadkowe i nie jest przypadkiem, gdy pomagają roślinom. To prowadzi co całkowitej zmiany myślenia o mutacjach, mówi profesor Grey Monroe z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis.

Uczony wraz z kolegami pracowali przez trzy lata nad skewencjonowaniem DNA setek rzodkiewników pospolitych. Genom tej rośliny jest stosunkowo nieduży, zawiera 120 milionów par bazowych. Genom człowieka ma 3 miliardy par. I to właśnie z powodu tej prostoty rzodkiewnik jest rośliną modelową.

Prace zaczęły się w Instytucie im. Maxa Plancka, gdzie w warunkach laboratoryjnych hodowano rzodkiewniki. Roślinom zapewniono bardzo dobre warunki. Tak dobre, że egzemplarze, które w naturze by nie przetrwały z powodu różnego rodzaju defektów, mogły nadal rosnąć.

Gdy następnie zskewencjonowano genom setek rzodkiewników, znaleziono w nich ponad milion mutacji. I – wbrew temu czego się spodziewano – okazało się, że mutacje istnieje nielosowy wzorzec mutacji.

Na pierwszy rzut oka to, co odkryliśmy, wydaje się przeczyć obowiązującym teoriom mówiącym, że mutacje są całkowicie losowe i jedynie dobór naturalny decyduje o tym, która mutacja się utrzyma, mówi jeden z głównych autorów badań, Detlef Weigel z Instytutu im. Maxa Plancka. Okazało się bowiem, że istnieją całe fragmenty DNA, w których do mutacji dochodzi rzadko. We fragmentach tych odkryto nadreprezentację najbardziej istotnych genów, odpowiedzialnych np. za wzrost komórek czy ekspresję genów. To bardzo ważne fragmenty genomu. Obszary, które są najważniejsze są chronione przed mutacjami, mówi Monroe. Jako, że są to regiony wrażliwe, mechanizmy naprawy DNA muszą być tam szczególnie efektywne, dodaje Weigel.

Badacze zauważyli, że sposób, w jaki DNA jest zawinięte wokół różnych rodzajów białek wydaje się dobrym wskaźnikiem tego, czy dany fragment będzie ulegał mutacjom. "To oznacza, że jesteśmy w stanie przewidzieć, które geny są bardziej narażone na mutacje, a które mniej. A to daje nam całkiem dobre pojęcie o tym, co się dzieje", stwierdza niemiecki uczony.

Odkrycie nabiera szczególnego znaczenia na gruncie teorii ewolucji. Oznacza ono bowiem, że rzodkiewnik ewoluował tak, by chronić swoje geny przed mutacjami. To niezwykle ekscytujące odkrycie, gdyż możemy zacząć zastanawiać się, w jaki sposób chronić ludzkie DNA przed mutacjami, cieszy się Weigel.

Jeśli będziemy wiedzieli, dlaczego jedne obszary DNA są bardziej podatne na mutacje niż inne, możemy spróbować rozwijać rośliny o pożądanych cechach. A także opracować metody ochrony przed mutacjami prowadzącymi do nowotworów.

Nasza praca daje szerszy obraz sił stojących za naturalną bioróżnorodnością. Może ona zainspirować teoretyczne i praktyczne badania nad ewolucyjną rolą mutacji, czytamy w podsumowaniu badań.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Najważniejsze geny są pewnie i najstarszymi genami. Ewolucja miała więc najwięcej czasu na to by nauczyć się chronić/naprawiać te geny. Spostrzeżenie opisane w tym artykule jest ciekawe, ale jakoś nie jestem zaskoczony i nie widzę tu nic, co byłoby wbrew ewolucji.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Przyznam że nie rozumiem istoty odkrycia. Trisomię uważamy za nielosową mutację bo się za często zdarza? Jakby pomieszano prawdopodobieństwo  z jego rozkładem.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Teoria ewolucji w ogóle nie wymaga określonych rozkładów prawdopodobieństwa mutacji - działa z każdymi.
Samo odkrycie jest ciekawe, ale bez obejrzenia oryginalnej pracy nie wiem co dokładnie odkryto :P

Z opisu nie jestem nawet w stanie wykluczyć najbardziej oczywistego survivor bias.

W każdym razie mechanizmy powstawania mutacji są różne, a mechanizmy naprawcze wymagają fizycznego dostępu enzymów do struktury dna. Ponieważ taki dostęp jest najlepszy dla fragmentów podlegających ekspresji, nie ma niczego dziwnego że używane fragmenty DNA mogą być najczęściej naprawiane - to najprostszy emergentny mechanizm "nieizotropowych" mutacji wystarczający wstępnie do wytłumaczenia realnego zjawiska.

Potencjalne interakcje pomiędzy białkami histonowymi a genami są również ciekawe - przy działającym doborze płciowym geny "odporniejsze" na mutacje powinny wygrać z tymi częściej mutującymi, o ile są równie dobre pod kątem realizowanych funkcji biologicznych (bo częściej mutujące są częściej "upośledzone" przez mutacje ) - to jeśli decyduje "lokalne" powinowactwo.

Względnie jądro w naturalny sposób ma fragmenty o różnym tempie mutacji i dobór naturalny faworyzował umieszczanie ważniejszych genów w bardziej stabilnych rejonach - to przy hipotezie "rejonów".

Każdy z w.w. mechanizmów może być prawdziwy.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Prawdopodobnie w czasach oceanicznej zupy świata RNA pojawiła się taka forma symbiozy białek z nićmi RNA (a potem DNA), żeby chronić kluczowe elementy nici, które są niezbędne, żeby symbioza wciąż występowała. Przecież w czasach gdy ocean był cytoplazmą nici RNA musiały się rozmnażać bez większych zmian/uszkodzeń, a więc mechanizm duplikujący musiał pozwolić na zrobienie kopii z wysokim podobieństwem do oryginału. Jednocześnie działający dobór naturalny powodował, że przeżywały te osobniki nici, których mniej ważne elementy z punktu widzenia symbionta zmieniały się w sposób pozytywny dla całości układu. Zapewne mechanizmy - które w późniejszych komórkach zostały zastąpione przez bardziej efektywnych symbiontów, które stały się organellami - musiały zaniknąć, więc możemy się ich tylko domyślać.
Dzisiaj mając możliwości sekwencjonowania RNA/DNA możemy się pokusić o powtórzenie eksperymentu tworzącego z pierwotnej zupy pierwsze elementy życia. Nie należy go tylko przerywać, lecz pozwolić w pełnej izolacji obserwować co się stanie w dłuższej perspektywie. Przy dobrze dobranych warunkach prawdopodobnie będzie możliwe zaobserwowanie pierwszych składowych życia, czyli jakichkolwiek replikacji zasad RNA/DNA lub elementów białek. Ono nie musi być identyczne jakie znamy. Może być nawet niezwykle inne. Wystarczy jednak zaobserwować sam mechanizm pierwszego życia. Być może dzięki zjawisku mikrograwitacji w środowisku nieważkim lub po prostu efektów cząsteczkowych i reakcji, które będą się stawały coraz bardziej powtarzalne przy stałym dopływie energii cieplnej, chemicznej lub słonecznej.
Ninjahouse (ninjahouse at interia dot eu)

Share this post


Link to post
Share on other sites

A co do rzodkiewnika, to chyba tu jest odwrócenie z poplątaniem. Które komórki dłużej żyją i zachowują stan genetyczny? Ludzkie czy rzodkiewnika? Wydaje mi się, że ludzkie bo możemy żyć ponad 100 lat, a taki rzodkiewnik chyba nawet nie zbliża się do tej ilości czasu. Prawdpodobnie więc podobne mechanizmy są już w ludzkiej komórce obecne i działają lub są nawet lepsze. Tylko być może jeszcze ich nie odkryliśmy.

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nieporozumienie. Mutacje są losowe bo losowe jest ich pojawienie się, natomiast niektóre fragmenty genomu są bardziej podatne na ich wystąpienie i brak naprawy. Przypomina to znów słynny problem survivorship bias. Utrwalone i wykrywane podczas badań mutacje np. w housekeeping genes  muszą być rzadkie, bo każda zmiana jest potencjalnie letalna - jeśli więc wystąpiły mutacje to ich ofiar już nie ma i ich się nie bada☠️

Edited by lanceortega
Usunięcie dwuznaczności.

Share this post


Link to post
Share on other sites
12 godzin temu, olamagato napisał:

A co do rzodkiewnika, to chyba tu jest odwrócenie z poplątaniem. 

 

3 godziny temu, lanceortega napisał:

Nieporozumienie. Mutacje są losowe bo losowe jest ich pojawienie się, natomiast niektóre fragmenty genomu są bardziej podatne na ich wystąpienie i brak naprawy.

Wiadomo... czytacz KW jest mądrzejszy od zawodowego badacza i na podstawie popularnego omówienia zakłada u nich deficyt dedukcji. Jeżeli macie w sobie żyłkę odkrywcy, a nie amatorskiego krytykanta, to najpierw do żródła, w którym tę oczywistą ewentualność z marszu wyeliminowano:

To determine whether low levels of polymorphism in gene bodies were indeed caused by reduced mutation rather than purifying selection, we analysed (...)  i tu sobie poczytajcie, jak.

 

  • Upvote (+1) 1

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
      Nowe mutacje, które nie zostały odziedziczone ani po matce, ani po ojcu, mogą prowadzić do niepłodności u mężczyzn. Naukowcy z Newcaslte University odkryli nieznany dotychczas mechanizm genetyczny, który może powodować poważne formy męskiej niepłodności. Jego lepsze zrozumienie może pomóc w opracowaniu sposobów leczenia tej przypadłości.
      Uczeni zauważyli, że mutacje w czasie reprodukcji, do których dochodzi w procesie replikacji DNA rodziców, mogą powodować u ich syna niepłodność. To całkowicie zmienia nasze rozumienie męskiej niepłodności. Większość badań skupia się nad recesywnie dziedziczonymi przyczynami niepłodności, gdy oboje rodzice są nosicielami zmutowanego genu, a do niepłodności dziecka dochodzi, gdy ich syn otrzyma obie zmutowane kopie, zauważa główny autor badań, profesor Joris Veltman, dyrektor Instytutu Nauk Biologicznych. Nasze badania pokazały jednak, że znaczącą rolę w niepłodności odgrywają mutacje, do których dochodzi w czasie replikowania DNA. Obecnie nie rozumiemy większości przyczyn niepłodności u mężczyzn. Mamy nadzieję, że badania te spowodują, że będziemy w stanie pomóc większej liczbie pacjentów.
      Naukowcy analizowali DNA 185 niepłodnych mężczyzn i ich rodziców. Zidentyfikowali 145 rzadkich mutacji, które prawdopodobnie odpowiadają za niepłodność. Aż 29 z nich to mutacje dotykające genów bezpośrednio zaangażowanych w spermatogenezę i inne procesy komórkowe związane z reprodukcją. U wielu z badanych zauważono mutację w genie RBM5. Z badań na myszach wiemy zaś, że gen ten odgrywa ważną rolę w pojawieniu się niepłodności.
      Co bardzo ważne, mutacje te zwykle powodują dominującą formę niepłodności, do pojawienia się której potrzebny jest jeden zmutowany gen. W takim wypadku istnieje aż 50% ryzyko, że mutacja ta trafi do potomka mężczyzny w przypadku wykorzystywania technik wspomaganego rozrodu. Obecnie dzięki technikom tym rodzą się miliony dzieci na całym świecie. A najnowsze odkrycie pokazuje, że mogą one odziedziczyć niepłodność po swoim ojcu.
      Jeśli będziemy w stanie uzyskać diagnozę genetyczną, to zaczniemy lepiej rozumieć problem męskiej niepłodności oraz to, dlaczego niektórzy niepłodni mężczyźni nadal wytwarzają spermę, którą można wykorzystać podczas wspomaganego rozrodu. Dzięki naszym badaniom i badaniom prowadzonym przez innych, lekarze mogą poprawić współpracę z parami zmagającymi się z niepłodnością, dodaje profesor Veltman.
      Teraz autorzy odkrycia chcą w ramach międzynarodowego konsorcjum powtórzyć swoje badania z udziałem tysięcy pacjentów i ich rodziców.
      Szczegóły badań opublikowano na łamach Nature Communications.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Analizy DNA z jednego z najlepiej zachowanych neolitycznych grobowców z terenu Wielkiej Brytanii ujawniły, że większość pochowanych tam osób to przedstawiciele pięciu pokoleń jednej rodziny. Opublikowane na lamach Nature badania to pierwsza praca, która tak dokładnie opisuje strukturę rodziny epoki kamienia, a jej autorzy mówią, że rzuca ona nowe światło na rodzaje pokrewieństwa oraz praktyki grzebalne neolitu.
      Archeolodzy z Newcastle University oraz genetycy z Uniwersytetu Kraju Basków. Uniwersytetu Wiedeńskiego oraz Uniwersytetu Harvarda przeanalizowali DNA z kości i zębów 35 osób pochowanych w grobowcu Hazleton North w regionie Cotswolds-Severn. Okazało się, że 27 osób było blisko ze sobą spokrewnionych. Wszyscy żyli mniej więcej w latach 3700–3600 p.n.e., czyli około 100 lat po pojawieniu się rolnictwa na Wyspach Brytyjskich.
      Naukowcy wykazali, że większość zmarłych to potomkowie czterech kobiet, które miały wszystkie dzieci z tym samym mężczyzną.
      Hazleton North składa się z dwóch komór grobowych w kształcie litery L usytuowanych na północy i południu od głównej osi całej struktury. Zmarłych po śmieci składano wewnątrz jednej z komór. Badania wykazały,że mężczyźni byli chowani wraz z ojcami i braćmi, co wskazuje na dziedziczenie w linii męskiej. Późniejsze pochowane pokolenia są powiązane z pierwszym pokoleniem wyłącznie za pośrednictwem mężczyzn.
      W grobowcu pochowano też dwie dziewczynki z tej rodziny. Brak jednak dorosłych córek pochowanych tutaj mężczyzn, co wskazuje, że prawdopodobnie pochowano je z mężczyznami, z którymi miały dzieci lub jeszcze gdzieś indziej.
      Co interesujące, mimo że prawo do używania grobowca było dziedziczone w linii męskiej, wybór co do pochówku w południowej lub północnej komorze zależał początkowo od kobiety z pierwszej generacji, która była przodkiem zmarłych. To zaś sugeruje, że kobieta ta była ważną osobą we wspólnej pamięci tej społeczności.
      Badania te dały nam wyjątkowy wzgląd w organizację rodzinną neolitycznych społeczności. Grobowiec Hazleton North ma dwie oddzielne komory. Do jednej można się dostać przez wejście południowe, do drugiej przez północne. A jednym z najbardziej niezwykłych odkryć było, że początkowo każda z komór była wykorzystywana do chowania zmarłych z jednej gałęzi tej samej rodziny. Odkrycie to ma bardzo ważne szerokie implikacje, gdyż sugeruje, że budowa innych neolitycznych grobowców może zdradzić nam, w jaki sposób spokrewnione były osoby tam pochowane, mówi doktor Chris Fowler z Newcastle University.
      Odkryto też wskazówki sugerujące, że do rodziny przyjmowano pasierbów. Znaleziono bowiem szczątki mężczyzn, których matka również była pochowana w grobowcu, ale nie było tam zwłok ich ojca. Natomiast ich matka miała też dzieci z mężczyzną z tej rodziny. Ponadto osiem pochowanych osób nie było spokrewnionych z resztą, co może wskazywać, że pokrewieństwo nie było jedynym elementem dającym prawo do pochówku w tym grobowcu. Trzy z tych osób to kobiety. Być może ich partnerzy należeli do rodziny i są tam pochowani, jednak pary te albo nie miały dzieci, albo były to córki, które dożyły do dorosłości i opuściły społeczność, dlatego brak ich ciał.
      Ron Pinhasi z Uniwersytetu Wiedeńskiego stwierdził, że jeszcze kilka lat temu trudno było sobie wyobrazić, że kiedykolwiek poznamy strukturę neolitycznej rodziny. To dopiero początek. Bez wątpienia pozostało nam wiele do odkrycia na innych stanowiskach na terenie Wielkiej Brytanii, atlantyckiego wybrzeża Francji i w innych miejscach. A David Reich z Uniwersytetu Harvarda uważa, że tak właśnie będzie wyglądała przyszłość badań archeologicznych. Archeolodzy będą mogli przeprowadzić analizy DNA o tak dużej rozdzielczości, że poznają odpowiedzi na naprawdę interesujące pytania.
      Hazleton North to bardzo ważne stanowisko archeologiczne, które przyniosło wiele istotnych informacji. To tam znaleziono najstarszy bezpośredni dowód na spożycie mleka przez ludzi.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Już około 7,5 tys. sekwencji, reprezentujących ponad 1,3 tys. gatunków zwierząt liczy biblioteka barkodów DNA, czyli tzw. genetycznych kodów kreskowych dla Polski, którą tworzą naukowcy z Uniwersytetu Łódzkiego w ramach członkostwa w międzynarodowej sieci badawczej.
      Sieć ta – International Barcode of Life (iBOL) – zajmuje się badaniem różnorodności gatunkowej zwierząt i roślin na podstawie określonych fragmentów genomu, czyli tzw. genetycznych kodów kreskowych – barkodów DNA. Polska inicjatywa w ramach tej sieci nosi nazwę Polish Barcode of Life (PolBOL) i została zainicjowana, jeszcze przed pandemią COVID-19, przez grupę naukowców z Katedry Zoologii Bezkręgowców i Hydrobiologii UŁ, pod kierownictwem prof. Michała Grabowskiego.
      Zwierzęta różnią się wyglądem, zachowaniem, środowiskiem i trybem życia. Wszystkie te różnice zapisane są w ich kodzie genetycznym. Dzięki tym różnicom każdemu gatunkowi możemy przypisać określoną sekwencję DNA i użyć jej do identyfikacji tego gatunku, dokładnie w taki sposób, w jaki produkty w sklepach identyfikowane są za pomocą kodów kreskowych – wyjaśnił prof. Grabowski.
      Jak poinformowała PAP Honorata Ogieniewska z UŁ, badacze rozpoczęli działalność PolBOL od budowy biblioteki referencyjnej kodów kreskowych DNA fauny krajowej, na potrzeby przyszłych standardów biomonitoringu środowiska.
      Obecnie biblioteka barkodów dla Polski liczy około 7,5 tys. sekwencji, reprezentujących ponad 1,3 tys. gatunków zwierząt. W dalszej kolejności biblioteka ta zostanie rozszerzona również na inne grupy organizmów – podała Ogieniewska.
      W jednym ze swoich pierwszych projektów zespół skupił się opracowaniu takiej biblioteki dla bioróżnorodności przykładowej rzeki nizinnej i jej doliny. Tą rzeką jest Grabia – płynąca niedaleko Łodzi czysta i naturalna rzeka, której dolina objęta została ochroną w ramach sieci Natura 2000. Jest ona znana łódzkim biologom, którzy badają ją już od prawie 100 lat.
      W informacji prasowej przypomniano, że kody kreskowe DNA umożliwiają nie tylko identyfikację całych osobników, ale również ich fragmentów (np. włosów, piór), a także śladów biologicznych pozostawionych w środowisku.
      Ta nowatorska metoda umożliwiająca nowoczesne identyfikowanie i szeregowanie gatunków za pomocą sekwencji nukleotydów DNA została opracowana w 2003 r. przez prof. Paula Heberta z University of Guelph w Kanadzie. Kieruje on obecnie Center for Biodiversity Genomics (CBG), które jest sercem konsorcjum iBOL i zajmuje się opracowywaniem nowych technik szacowania i monitoringu bioróżnorodności na podstawie DNA oraz rozwijaniem i zarządzaniem ogólnoświatowej, publicznie dostępnej biblioteki referencyjnej kodów kreskowych DNA – Barcode of Life Datasystems (BOLD).
      Sieć iBOL-BIOSCAN obejmuje już ponad 40 krajów. Przed rokiem europejskie instytucje zainteresowane wykorzystaniem barkodingu powołały europejski węzeł iBOL – BIOSCAN Europe. Wydział Biologii i Ochrony Środowiska UŁ jest wśród jego założycieli.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Szympansy to najbliżsi żyjący krewni Homo sapiens. Linie ewolucyjne obu gatunków rozeszły się przed około 6 milionami lat, dzięki czemu obecnie istnieją Pan troglodytes i Homo sapiens. Nasze DNA jest bardzo do siebie podobne, a naukowcy z Uniwersytetu w Lund postanowili dowiedzieć się, które fragmenty DNA odpowiadają za to, że nasze mózgi pracują odmiennie.
      Do pracy przystąpili zaś w sposób odmienny od innych grup naukowych. Zamiast badać żyjących ludzi i szympansy, wykorzystaliśmy komórki macierzyste. Zostały one pozyskane z komórek skóry i przeprogramowane przez naszych kolegów w Niemczech, USA i Japonii. My rozwinęliśmy je w komórki mózgowe, a następnie je badaliśmy, mówi profesor Johan Jakobsson, który kierował pracami.
      Uczeni porównali wyhodowane przez siebie komórki mózgowe człowieka i szympansa i zauważyli, że oba gatunki w odmienny sposób wykorzystują część DNA, co wydaje się odgrywać znaczącą rolę w rozwoju mózgu.
      Naukowcy ze zdumieniem zauważyli, że różnice występowały w strukturalnych wariantach DNA, zwanych „śmieciowym DNA”. To DNA niekodujące, długie powtarzalne sekwencje o których przed długi czas sądzono, że nie odgrywają żadnej funkcji. DNA niekodujące stanowi aż 98% naszego genomu. Nie koduje ono białek, mRNA, tRNA ani rRNA. Wydaje się całkowicie bezużyteczne, co jest o tyle zaskakujące, że nawet u bakterii DNA niekodujące stanowi zaledwie 20% genomu. U nas zaś niemal cały genom. W ostatnich latach kolejne badania pokazują, że odgrywa ono jednak pewną rolę, w związku z czym termin „śmieciowe DNA” jest coraz rzadziej używany.
      Dotychczas naukowcy szukali odpowiedzi na postawione przez nas pytania w tej części DNA, w której kodowane są białka. Badali więc te pozostałe 2% DNA oraz same białka, poszukując w nich odpowiedzi, dodaje Jakobsson.
      To wskazuje, że genetyczne podstawy ewolucji ludzkiego mózgu są znacznie bardziej złożone, niż sądzono i że odpowiedź nie leży w 2% naszego DNA. Uzyskane przez nas wyniki sugerują, że to, co odpowiada za ewolucję naszego mózgu, jest ukryte w słabo badanych dotychczas 98%. To zaskakujące odkrycie, dodają naukowcy.
      Profesor Jakobsson mówi, że porównując komórki mózgu człowieka i szympansa chciałby się dowiedzieć, dlaczego nasze mózgi pozwoliły nam na budowę społeczeństw czy stworzenie zaawansowanych technologii. Uczony wierzy, że kiedyś się tego dowiemy, a wiedza ta pomoże w zwalczaniu takich chorób jak np. schizofrenia. Przed nami jednak bardzo długa droga, gdyż wygląda na to, że odpowiedzi musimy poszukać nie w 2% DNA, a w pełnych 100%. A to znacznie trudniejsze zadanie, stwierdza uczony.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W naszych organizmach bez przerwy znajdują się tysiące komórek, w których DNA pojawiły się błędy mogące powodować nowotwory. Jednak tylko w rzadkich przypadkach rzeczywiście dochodzi do rozwoju choroby. Standardowe wyjaśnienie tego fenomenu jest takie, że potrzebna jest odpowiednia liczba konkretnych mutacji, by pojawił się nowotwór. Nauka zna jednak liczne przypadki, gdy ten sam zestaw mutacji raz powoduje nowotwór, a raz nie.
      Dobrym przykładem takiego zjawiska są pieprzyki na skórze. Komórki, z których one powstają, nie są normalne pod względem genetycznym. Często zawierają one zmutowany gen BRAF, który – gdy znajdzie się w komórkach poza pieprzykiem – często powoduje czerniaka. Jednak zdecydowana większość pieprzyków u zdecydowanej większości ludzi nigdy nie zamienia się w guzy nowotworowe.
      Na łamach Science opublikowano właśnie artykuł, z którego dowiadujemy się, że powstanie czerniaka zależy od czegoś, co autorzy badań nazwali „kompetencją onkogeniczną”. Jest ona wynikiem współpracy pomiędzy mutacjami DNA w komórce a konkretnym zestawem genów, które są w niej aktywowane. Jak się okazało, komórki posiadające kompetencję onkogeniczną do utworzenia czerniaka mają dostęp do zestawu genów, które normalnie są nieaktywne w dojrzałych melanocytach. Odkrycie to wyjaśnia, dlaczego jedne komórki tworzą guzy nowotworowe, a inne nie. Pewnego dnia odkrycie to może zostać wykorzystane do walki z nowotworami.
      Dotychczas sądzono, że do rozwoju nowotworu konieczne jest pojawienie się dwóch mutacji DNA: aktywny onkogen i nieaktywny antyonkogen. Teraz naukowcy ze Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSK) odkryli trzeci element. Zauważyli bowiem, że do pojawienia się czerniaka potrzebny jest dostęp do genów, które są zwykle wyłączone w dojrzałych melanocytach. Aby ten dostęp mieć, komórki potrzebują specyficznych protein. Bez nich guz się nie utworzy, nawet jeśli występują powiązane z nowotworem mutacje DNA.
      Przed ponad 10 laty profesor Richard White badał rozwój czerniaka u danio pręgowanego. To złośliwy nowotwór skóry i błon śluzowych wywodzący się z komórek pigmentowych, melanocytów. Przeprowadzone wówczas analizy wykazały, że w guzach aktywne są liczne geny charakterystyczne bardziej dla komórek embrionalnych, a nie dojrzałych melanocytów. Zaczęliśmy się więc zastanawiać, dlaczego geny te zostały włączone. Czy są one ważne dla rozwoju guza, a jeśli tak, to w jaki sposób, mówi White.
      Naukowcy wzięli na warsztat gen BRAF, którego zmutowana forma jest obecna w połowie przypadków czerniaka. Gen ten aktywowano w komórkach danio na trzech różnych etapach ich rozwoju. Na etapie grzebienia nerwowego (NC), z którego rozwija się wiele różnych komórek, w tym melanocyty; na etapie melanoblastu (MB), czyli komórki prekursorowej melanocytu, oraz na etapie dojrzałego melanocytu (MC). Okazało się, że do rozwoju guzów doszło tylko u tych ryb, u których zmutowana forma BRAF została aktywowana na etapie NC i MB.
      Następnie uczeni wprowadzili zmutowany BRAF do ludzkich macierzystych komórek pluripotencjalnych znajdujących się na tych samych trzech stadiach rozwoju, co komórki badane u ryb, i wszczepili je myszom. I znowu okazało się, że tylko w przypadku komórek w dwóch stadiach rozwoju, NC i MB, pojawiły się guzy nowotworowe.
      Badacze zaczęli więc poszukiwać różnic molekularnych pomiędzy komórkami. Zauważyli, że różnica dotyczy genu ATAD2, który kontroluje dynamikę chromatyny, substancji występującej w jądrze komórkowym. Gen ten był aktywny w komórkach NC i MB, ale nie MC. Gdy naukowcy usunęli ATAD2 z podatnych na czerniaka danio pręgowanych, guzy nie powstały. Gdy zaś wprowadzili aktywny ATAD2 do dojrzałych melanocytów (MC), komórki zyskały zdolność tworzenia guza.
      Autorzy badań przeanalizowali następnie dane kliniczne zarówno pacjentów Memorial Sloan Kettering Cancer Center jak i dane dostępne w Cancer Genome Atlas. Zauważyli, że ATAD2 jest ważnym czynnikiem rozwoju czerniaka. Okazało się bowiem, że pacjenci, u których gen ten był bardziej aktywny, mieli mniejsze szanse przeżycia. Wydaje się więc, że jest on istotny dla rozwoju nowotworu. Mutacje DNA są jak zapalniczka. Jeśli masz nieodpowiednie drewno lub jest ono mokre, może powstać iskra, ale nie będzie ognia. Jeśli jednak drewno jest odpowiednie, wszystko zaczyna się palić", mówi doktor Arianna Baggiolini.
      Technika pracy z pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi, która została opracowana na potrzeby badań nad czerniakiem, może zostać wykorzystana podczas spersonalizowanego leczenia nowotworu. Richard White i Lorenz Studer z MSK uzyskują z krwi pacjentów pluripotencjalne komórki macierzyste. Następnie są w stanie wprowadzać do tych komórek specyficzne mutacje, charakterystyczne dla guza nowotworowego każdego pacjenta. W ten sposób tworzony jest indywidualny model choroby, na którym można testować wiele różnych leków, by sprawdzić, które dadzą najlepsze efekty u danej osoby.
      Wykorzystując pluripotencjalne komórki macierzyste możemy próbować stworzyć indywidualne modele choroby dla każdego pacjenta i każdego rodzaju tkanki. Mam nadzieję, że z czasem stanie się to standardową metodą leczenia nowotworów, mówi Studer.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   1 member

×
×
  • Create New...