Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Odkryli sekrety cyklu komórkowego

Recommended Posts

Kompleksowy test, umożliwiający określenie aktywności tysięcy genów jednocześnie, pozwolił badaczom zgłębić wiedzę na temat jednego z najważniejszych procesów zachodzących w organizmach żywych: cyklu komórkowego. Jest to seria zachodzących po sobie stanów, w które wchodzi żyjąca komórka - obejmuje m.in. replikację informacji genetycznej zapisanej w DNA, podział komórki, jej różnicowanie (specjalizację) itp.

Naukowcy z Duke Institute for Genome Sciences & Policy przeprowadzili badania na jednokomórkowych drożdżach piekarskich, organizmie bardzo często używanym do badań z dziedziny biologii. Choć jest to organizm z pozoru bardzo różny od naszego, między naszymi gatunkami istnieje ogromna liczba podobieństw, co pozwala przypuszczać, że odkryte mechanizmy mogą funkcjonować także u ludzi.

Do niedawna sądzono, że zagadka sterowania cyklem komórkowym została rozwiązana. Wcześniejsze badania wykazały, że proces ten jest sterowany przez niedużą grupę białek, zwanych cyklinami, oraz kontrolujące je kinazy, czyli cząsteczki zdolne do modyfikacji działania cyklin poprzez przyłączanie lub odłączanie reszt kwasu fosforowego (za odkrycie to przyznano w 2001 r. Nagrodę Nobla). Amerykanie postanowili jednak pójść o krok dalej - wykorzystali najnowsze zdobycze techniki, by monitorować aktywność tysięcy genów w pojedynczym badaniu.

Dotychczas podobne badania wykonywano dzięki blokowaniu aktywności pojedynczych genów i obserwacji konsekwencji każdej tego typu modyfikacji. Jest to metoda bardzo skuteczna, lecz jej zastosowanie groziło dotychczas przeoczeniem subtelnych, dynamicznie zachodzących zmian w fizjologii komórki. Teraz, w dobie nowoczesnych badań na całych genomach (zestawach genów tworzących informację genetyczną komórki), możliwe było analizowanie komórek, w których wyłączono aktywność poszczególnych cyklin i regulujących je kinaz, pod kątem aktywności ogromnej liczby sześciu tysięcy genów naraz.

W oparciu o starą wiedzę naukowcy przypuszczali, że komórki pozbawione cyklin powinny zatrzymać się bezpowrotnie na pewnym etapie cyklu komórkowego. Okazało się jednak, że choć objawy upośledzenia fizjologii były widoczne, aż 70% analizowanych genów wciąż wykazywało cykliczną zmianę aktywności, identyczną jak w zdrowej komórce. Oznacza to, że poza cyklinami istnieje inna grupa genów, kontrolująca ten proces.

Amerykański zespół przypuszcza, że dodatkową grupę genów regulujących cykl komórkowy stanowią tzw. czynniki transkrypcyjne, czyli białka zdolne do regulowania aktywności innych genów. Najprawdopodobniej wśród sterowanych przez nie genów są także te kodujące inne czynniki transkrypcyjne, dzięki czemu każdy z nich, oprócz sterowania zachodzącymi w danej chwili procesami, decyduje także o dalszym przebiegu powtarzających się zdarzeń wewnątrz komórki.

Aby zbadać tę hipotezę, wykorzystano model komputerowy. Na jego podstawie wykazano, że możliwe jest utrzymywanie przebiegu procesów składających się na cykl komórkowy nawet przy całkowitym braku aktywności cyklin. Nie oznacza to oczywiście, że cykliny są komórce niepotrzebne, lecz "spycha je" z pozycji niezastąpionych i samodzielnych regulatorów fizjologii komórki do roli elementu znacznie większego układu. Zdaniem badaczy z Duke Institute, cykliny najprawdopodobniej wchodzą we wzajemne interakcje z czynnikami transkrypcyjnymi, dzięki czemu możliwa jest regulacja bardzo szerokiego spektrum procesów.

Wykonany eksperyment, oprócz walorów czysto poznawczych, może pozwolić na poszukiwanie terapii chorób, w których cykl komórkowy został zaburzony. Należą do nich przede wszystkim nowotwory, ale grupa ta zawiera też np. wszelkie wady rozwojowe, a także proces, którego większość ludzi chciałaby uniknąć: starzenie. Być może dalsze badania, tym razem wykonane na komórkach ludzkich, pozwolą na lepsze zrozumienie opisanych zjawisk i opracowanie sposobów wymuszania zmian w cyklu komórkowym.

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
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Od czasu, gdy odkryto, że w ciągu ostatnich 300 milionów lat chromosom Y stracił setki genów, popularna jest teoria, iż w przyszłości chromosom ten całkowicie utraci swoje geny, co doprowadzi do zniknięcia mężczyzn. Naukowcy z Whitehead Institute zadali ostateczny cios tej teorii.
      Od 10 lat jednym z głównych tematów dotyczących chromosomu Y było jego spodziewane zaniknięcie. Niezależnie od tego, na ile teoria ma naukowe podstawy, stała się ona bardzo popularna. Nie można wygłosić odczytu na temat chromosomu Y, by ktoś nie zapytał o jego wyginięcie - mówi dyrektor Whitehead Institute David Page.
      Wraz ze swoim zespołem postanowił on w końcu zweryfikować twierdzenia o spodziewanej zagładzie płci męskiej.
      Zanim chromosomy X i Y stały się chromosomami płciowymi, były zwykłymi identycznymi autosomami podobnymi do reszty z 22 par, które posiada człowiek. Autosomy, broniąc się przed mutacjami i dążąc do utrzymania różnorodności genetycznej, wymieniają między sobą geny. Około 300 milionów lat temu jeden z segmentów X przestał wymieniać geny z Y, co doprowadziło do szybkiej degeneracji Y. Później cztery kolejne segmenty X zaprzestały dostarczania genów do Y. Wskutek tego obecnie Y posiada zaledwie 19 z ponad 600 genów, które wcześniej dzielił ze swoim partnerem.
      Laboratorium Page’a zsekwencjonowało chromosom Y rezusa i porównało go z chromosomem Y człowieka i szympansa. Wykazali w ten sposób, że od czasu, gdy linie ewolucyjne rezusów i ludzi oddzieliły się od siebie przed 25 milionami lat chromosom obu gatunków jest niezwykle stabilny. Chromosom rezusa nie utracił w tym czasie żadnego genu przodka, a z ludzkiego chromosomu zniknął 1 gen.
      Na początku Y tracił geny w niewiarygodnie szybkim tempie. Jednak sytuacja się ustabilizowała i od tamtej pory chromosom ma się dobrze - mówi Page. Nasze badania rozbijają teorię o znikającym chromosomie Y. Jestem gotów na konfrontację z każdym, kto temu zaprzecza - dodał uczony.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas londyńskiego Nokia Show fińska firma pokazała prototypowe tzw. urządzenie kinetyczne. To elastyczny gadżet wielkości smartfona, którym sterujemy... zginając go. Przewijanie kolejnych zdjęć, przybliżanie i oddalanie obrazu, wybieranie plików muzycznych do odtworzenia, pauzowanie muzyki i inne czynności możemy wykonać odkształcając urządzenie na najróżniejsze sposoby.
      Przedstawiciele Nokia Research Center nie sugerują, że nowy sposób sterowania ma wyprzeć wyświetlacze dotykowe. Jednak wskazują, że może on się przydać tam, gdzie wyświetlacz dotykowy jest bezużyteczny - przy niskich temperaturach, gdy użytkownik ma rękawiczki lub gdy z jakiegoś powodu nie chce czy nie może patrzyć na ekran. Niewykluczone, że ten sposób sterowania smartfonem czy tabletem będzie łatwiejszy dla osób niewidzących.
      Przedstawiciel Nokii pytany, jak szybko urządzenie może trafić na rynek, odpowiedział wkrótce. Zaraz jednak dodał, że wszystko zależy od popytu.
       
      http://www.youtube.com/watch?v=hvsqpmuUTQg
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pieśń zalotna samca muszki owocowej nie tylko wprawia samicę w nastrój godowy, ale i przygotowuje ją na ewentualną chorobę. Entomolodzy z University of St Andrews zauważyli, że dźwięki wydawane przez samca zwiększają aktywność różnych genów, które w większości przypadków są związane z działaniem układu odpornościowego.
      Pieśń godowa samca Drosophila melanogaster powstaje w wyniku drgania skrzydeł. Na samicę działa wyłącznie pieśń partnera z jej gatunku. Na czym jednak polega pobudzenie, a konkretnie jak się przejawia na poziomie genów? Takie właśnie pytanie zadali sobie prof. Michael Ritchie i Elina Immonen z uniwersyteckiego Centrum Biologicznej Różnorodności. Stwierdzili, że na zaloty samca reagują geny zaangażowane w sygnalizację i powonienie, ale najsilniej odpowiadają geny odpowiadające za odporność.
      Wydaje się, że przygotowanie przez samicę do spółkowania obejmuje niezbyt romantyczne przewidywanie potencjalnego zakażenia – tłumaczy Ritchie. Uzyskane wyniki sugerują, zmiany, o których sądzono, że zachodzą w odpowiedzi na kopulację, mogą de facto stanowić adaptacyjne przygotowanie do aktu płciowego, włączając w to przewidywanie szkodliwych kontaktów [np. prowadzących do urazu] oraz podwyższonego ryzyka zakażenia patogenami.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zaburzenia wydzielania cykliny E (białkowego regulatora cyklu komórkowego) wiążą się z rozwojem ok. 15 różnych nowotworów, m.in. raka pęcherza moczowego, jajnika czy raka gruczołu krokowego. Okazuje się jednak, że nie do końca jest ona czarnym charakterem, bo odgrywa ważną rolę w tworzeniu synaps (Developmental Cell).
      Białko to prowadzi podwójne życie. Do jego nadekspresji dochodzi przy wielu rodzajach nowotworów, ale jest ono także produkowane w dużych ilościach w ludzkim mózgu. Odkryliśmy, że cyklina E jest konieczna do powstawania wspomnień […] – podkreśla dr Peter Sicinski z Dana-Farber Cancer Institute.
      Cyklina E wiąże się z enzymem Cdk5, tymczasem naukowcy zgromadzili sporo dowodów, że nadaktywność Cdk5 przyczynia się do choroby Alzheimera, a hamowanie enzymu ogranicza objawy u zwierząt. Manipulowanie poziomem cykliny E może być innym sposobem na osiągnięcie tego samego efektu.
      Naukowcy wykazali, że gdy cyklina E zwiąże się z cząsteczką Cdk5, enzym zostaje unieczynniony. Poza tym gdy zmniejszono stężenie cykliny E w neuronach, utworzyło się mniej synaps, co upośledziło pamięć myszy.
      Cykliny są rodziną białek, które kontrolują przechodzenie komórki przez fazy cyklu rozwojowego. Funkcjonalnie są powiązane z enzymami nazywanymi kinazami zależnymi od cyklin. Z nadmierną ekspresją cykliny E wiąże się wiele chorób nowotworowych. W takim przypadku proteina przyspiesza cykl wzrostu i podziałów, pozwalając na utworzenie i rozsianie się guza. Cyklina E umożliwia komórce przejście z fazy G1 (czasu zakończenia cytokinezy i wzrostu) do fazy S (czasu replikacji DNA) cyklu komórkowego, ale ok. 10 lat temu znaleziono ją w dorosłych, zróżnicowanych neuronach mózgu. Do tej pory nie wiedziano jednak, jaką spełnia tam rolę.
      Podczas amerykańskich testów myszy pływały w zbiorniku, by znaleźć zanurzoną platformę. Miały zapamiętać jej położenie i wykorzystać to w kolejnych próbach. Następnie akademicy przesuwali podest, przez co zwierzęta musiały zapomnieć o wcześniejszych ustawieniach i zapamiętać nową lokalizację. Okazało się, że gryzonie z niedoborem cykliny E wypadały w tym zadaniu gorzej od zwierząt z normalnym poziomem białka.
      W przyszłości naukowcy zamierzają sprawdzić, czy stężenie cykliny E faluje podczas uczenia i czy nieprawidłowy poziom proteiny można powiązać z chorobami neurologicznymi oraz zaburzeniami uczenia.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ptasie mleczko to płynna substancja wydzielana przez komórki błony śluzowej wola i przełyków gołębi, czerwonaków oraz samców pingwina cesarskiego. Służy do karmienia piskląt i zawiera białka i tłuszcze. Najnowsze australijskie badania pokazały, jakie geny i białka biorą udział w wytwarzaniu mleczka. Stwierdzono także, że znajdują się w nim przeciwutleniacze i proteiny wzmacniające odporność.
      Specjaliści z CSIRO Livestock Industries i Deakin University porównali profile ekspresji genów wola 8 gołębic: 4 wytwarzających i 4 niewytwarzających mleczka. Ponieważ genom gołębi nie został dotąd zsekwencjonowany, w czasie badań wykorzystano kurze mikromacierze. Dzięki temu ustalono, że w czasie karmienia młodych dochodzi do nadekspresji genów zaangażowanych w stymulowanie wzrostu komórek, wytwarzanie przeciwutleniaczy oraz odpowiedź immunologiczną. Jako że uaktywniają się geny związane z produkcją trójglicerydów, tłuszcze występujące w gołębim mleczku pochodzą najprawdopodobniej z wątroby.
      Główna autorka badań doktorantka Meagan Gillespie podkreśla, że ptasie mleczko z przeciwutleniaczami i białkami odpornościowymi bezpośrednio wzmacnia odporność piskląt [po tym względem bardzo przypomina mleko ssaków], a także zabezpiecza tkankę wola rodziców. W ramach omawianego studium przyglądano się procesom występującym we w pełni ukształtowanym i przechodzącym "laktację" wolu dorosłych osobników. W przyszłości biolodzy chcieliby się jednak zająć wczesnymi etapami różnicowania i rozwoju wola.
      Ptasie wole jest zwykle wykorzystywane do przechowywania pokarmu. U gołębi pod wpływem hormonów [prolaktyny] przygotowuje się ono do laktacji i po zakończeniu karmienia wraca do swojego nielaktacyjnego stanu. Całkiem jak gruczoł mlekowy ssaków. Wcześniejsze badania dotyczyły właściwości odżywczych gołębiego mleczka, niewiele jednak wiedziano o mechanizmach jego powstawania.
      Ptaki różnią się od innych zwierząt brakiem gruczołów potowych, ale potrafią akumulować tłuszcz w keranocytach, które działają jak gruczoły potowe. Odkryliśmy, że ewolucja gołębiego mleczka wydaje się skutkiem zdolności tych komórek naskórka do gromadzenia tłuszczu.
×
×
  • Create New...