Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Specjaliści z California Institute of Technology zmodyfikowali genetycznie komórki drożdży, umożliwiając im syntezę wielu związków, których produkcja była dotąd zarezerwowana dla roślin. Opracowane mikroorganizmy mogą znacznie obniżyć koszty produkcji wielu powszechnie stosowanych substancji.

Komórki drożdży piekarskich (Saccharomyces cerevisiae) są powszechnie używane nie tylko do produkcji pieczywa. Są one stosowane także jako "żywe reaktory" do produkcji leków (czego przykładem jest np. szczepionka przeciw wirusowi HPV) oraz wielu substancji używanych w przemyśle. Dwie badaczki z California Institute of Technology (Caltech), magistrantka Kristy Hawkins oraz jej opiekunka prof. Christina D. Smolke, postanowiły rozszerzyć ich możliwości o produkcję alkaloidów benzoizochinolinowych (BIA - ang. benzylisoquinoline alkaloids). Powszechnie stosowane związki z tej grupy to m.in. niektóre składniki kosmetyków, morfina czy nikotyna.

Aby osiągnąć zamierzony efekt, badaczki zmodyfikowały komórki S. cerevisiae poprzez dodanie kilku genów charakterystycznych dla roślin wytwarzających BIA. Dzięki eksperymentowi możliwe było przeprowadzenie w komórkach drożdży syntezy retikuliny, jednego z podstawowych związków z tej grupy. Uzyskany produkt można szybko i tanio zmodyfikować w celu wytworzenia znacznej liczby substancji posiadających szerokie spektrum właściwości biologicznych. Mogą być używane m.in. jako leki zwiotczające mięśnie, uśmierzające ból czy przyśpieszające wzrost włosów. Niektóre alkaloidy benzoizochinolinowe posiadają także właściwości antymalaryczne, antyoksydacyjne czy przeciwnowotworowe.

Potencjalne zastosowanie opracowanej technologii jest ogromne. Jak tłumaczy prof. Smolke, szacuje się, że istnieją tysiace związków w rodzinie BIA. Posiadanie źródła, które umożliwi wytwarzanie znacznych ilości określonych substancji z tej grupy, jest krytyczne, by możliwe było wykorzystanie ich różnorodnych właściwości. Dotychczas badania nad nimi były niejednokrotnie ograniczone ze względu na fakt, że jedynym ich źródłem były rośliny, wytwarzające je często w bardzo małych ilościach. Użycie w tym celu komórek drożdży, stosowanych powszechnie w inżynierii genetycznej ze względu na wysoką wydajność syntezy przy niskich kosztach hodowli, powinno znacząco uprościć ten proces.

Kolejnym etapem eksperymentu badaczek z Caltech było wstawienie do "podstawowej wersji" drożdży kolejnych genów, odpowiedzialnych za modyfikację cząsteczek retikuliny. Pozwoliło to na wytwarzanie związków, z których można łatwo wytworzyć m.in. sangwinarynę (składnik pasty do zębów), antybiotyk berberynę oraz morfinę. Zdaniem prof. Smolke, w ciągu trzech lat powinno udać się wytworzenie specjalnych odmian S. cerevisiae, dzięki którym możliwa będzie synteza gotowych leków.

Zmodyfikowane drożdże mogą posłużyć nie tylko do poprawy wydajności syntezy znanych alkaloidów, lecz także do poszukiwania zupełnie nowych, nieznanych dotąd związków. Być może niektóre z nich okażą się bardzo przydatne z punktu widzenia człowieka ze względu na unikalne właściwości, których nie wykazują podobne substancje występujące w naturze.

Zdaniem prof. Smolke prowadzone przez nią i jej podopieczną badania mają potencjał, który może zostać wykorzystany do poszukiwania nowych leków przeciwko wielu chorobom. Praca ta jest także ekscytującym przykładem coraz bardziej skomplikowanych metod modyfikowania układów biologicznych w celu podejmowania wielkich wyzwań ludzkości.

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
      Osoby, które najbardziej zdecydowanie sprzeciwiają się genetycznie modyfikowanej żywności uważają, że wiedzą o niej najwięcej. Tymczasem badania wykazały, że wiedzą o niej najmniej. W Nature Human Behaviour ukazały się wyniki badań przeprowadzonych przez uczonych z University of Colorado Boulder, Washington University, University of Toronto i University of Pennsylvania.
      Specjaliści ds. marketingu i psychologii zapytali ponad 2000 Amerykanów i Europejczyków o ich opinie na temat genetycznie modyfikowanej żywności. Pytano m.in. o to, jak głęboką, wedle siebie samych, wiedzę na temat takiej żywności mają respondenci. Następnie wiedzę tę sprawdzano. Respondenci mieli określić, czy stwierdzenia z zakresu ogólnej nauki i genetyki są prawdziwe czy fałszywe.
      Pomimo tego, że z danych naukowych wynika, iż żywność genetycznie modyfikowana jest bezpieczna dla człowieka, ponad 90% osób biorących udział w badaniu w mniejszym lub większym stopni się jej sprzeciwiała.
      Głównym wnioskiem z badań jest stwierdzenie, że im bardziej ktoś się sprzeciwia genetycznie modyfikowanej żywności, tym wyższe ma mniemanie o swojej wiedzy na jej temat i tym mniejszą rzeczywistą wiedzę. Wyniki tych badań są zgodne z innymi badaniami na temat psychologii ekstremalnych poglądów. Skrajne poglądy często są wyrażane przez ludzi, którzy sądzą, że rozumieją złożone rzeczy lepiej, niż w rzeczywistości ma to miejsce, mówi główny autor badań, profesor Phil Fernbach.
      Inny potencjalny wniosek płynący z badań może być taki, że ludzie, którzy mają najmniejszą wiedzę na dany temat, najprawdopodobniej nie zmienią poglądów, gdyż nie będą poszukiwali nowych danych lub też nie są otwarci na nową wiedzę.
      Nasze badania sugerują, że aby poglądy ludzi uległy zmianie, najpierw muszą oni sobie uświadomić to, czego nie wiedzą. Bez tego pierwszego kroku próby uświadamiania mogą nie zadziałać, stwierdza współautor badań Nicholas Light.
      Autorzy badań sprawdzili też poglądy i postawy wobec takich zagadnień jak terapia genowa i zaprzeczanie zmianom klimatu. W przypadku terapii genowej uzyskali takie same wyniki, co w przypadku genetycznie modyfikowanej żywności.
      Natomiast badanie nad kwestią zmiany klimatu dało inne wyniki. Uczeni wysuwają hipotezę, że przyczyną takiego stanu rzeczy jest fakt, iż debata o zmianach klimatu jest tak upolityczniona, iż ludzkie postawy wobec tego zagadnienia zależą bardziej od identyfikacji z daną grupą polityczną niż od stanu wiedzy.
      Fernbach i Light chcą w przyszłości przeprowadzić podobne badania dotyczące takich zagadnień jak szczepionki, energia jądrowa i homeopatia.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badania skamieniałych pyłków pozwoliły na stwierdzenie, jakie rośliny uprawiano w ogrodach pałacowych w pobliżu Jerozolimy. Od kilkudziesięciu lat na szczycie wzgórza Ramat Rahel górującego nad współczesną Jerozolimą prowadzone są prace archeologiczne. Na wzgórzu znajdował się jedyny znany nam pałac Królestwa Judy. Przy pałacu były też ogrody, a odkryty skomplikowany system irygacyjny pozwalał wyobrazić sobie, jaki był ich układ. Teraz wiemy również, jak wyglądały.
      Profesor Oded Lipschits oraz doktorzy Yuval Gadot oraz Dafna Langgut zbadali skamieniałe pyłki roślin i stwierdzili, że przy pałacu uprawiano nie tylko lokalne figi czy winorośl. Znajdowały się tam również egzotyczne cytrony czy orzechy włoskie. Cytron, który przywędrował z Indii przez Persję pojawia się po raz pierwszy właśnie w we wspomnianych ogrodach.
      Obecny w ogrodzie system irygacyjny to jedno z najbardziej imponujących odkryć. W pobliżu nie ma źródła wody. System pozwalał na efektywne zbieranie deszczówki i rozprowadzanie jej po ogrodzie. W jego skład wchodziły oczka wodne, podziemne kanały, tunele i rynny.
      To właśnie system irygacyjny naprowadził naukowców na trop pyłków. Próby uzyskania pyłków z gleby spełzły na niczym, gdyż utleniły się one. Uczeni stwierdzili jednak, że jeśli kiedykolwiek prowadzono jakieś prace remontowe w czasie, gdy rośliny kwitły, to ich pyłki powinni przylepić się do mokrych materiałów budowlanych i wyschnąć razem z nimi. Okazało się to strzałem w dziesiątkę.
      System irygacyjny remontowano wielokrotnie, można było zatem datować różne warstwy wykorzystywanej zaprawy. Zwykle znajdowały się w niej pyłki typowe dla okolicy, jednak w jednej z warstw, datowanej na V-IV wiek p.n.e. odkryto niezwykłą kompozycję pyłków. Znajdowały się tam nie tylko ślady wspomnianych wcześniej roślin, ale również dowody na występowanie wierzby, topoli, lilii wodnych, mirtu, libańskiego cedru i brzozy. Eksperci spekulują, że importu roślin na tak szeroką skalę dokonywali rządzący wówczas na tamtym obszarze Persowie.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wg naukowców z Uniwersytetów w Exeter i Oksfordzie, pojawienie się 470 mln lat temu pierwszych roślin wywołało reakcję łańcuchową w postaci serii zlodowaceń.
      W ordowiku (488-444 mln lat temu) klimat stopniowo się ochładzał. Miało to związek ze znacznym spadkiem poziomu atmosferycznego węgla. Najnowsze brytyjskie badanie, którego wyniki ukazały się w piśmie Nature Goscience, sugeruje, że miało to związek właśnie z pojawieniem się roślin.
      Wśród pionierów znajdowały się rośliny, które dały początek mchom. Pobierając ze skał wapń, magnez, fosfor i żelazo, doprowadzały do chemicznego wietrzenia powierzchni naszej planety. Wywierało to silny wpływ na globalny obieg węgla, a więc i na klimat. Niewykluczone, że procesy te prowadziły do masowego wymierania życia morskiego.
      Wykorzystanie jonów wapnia i żelaza ze skał krzemianowych, np. granitu, prowadziło do pobierania węgla z atmosfery i powstawania nowych skał węglanowych w oceanie (zachodziło więc uwęglanowienie, in. karbonizacja). Wskutek tego globalne temperatury spadły o ok. 5 st. Celsjusza. Poza tym wywołane przez pierwsze rośliny wietrzenie zwiększało ilość fosforu i żelaza w oceanie. Nasilało to fotosyntezę i skutkowało uwięzieniem kolejnych porcji węgla. Nic dziwnego, że temperatura znowu spadła o 2-3 stopnie.
      Akademicy prowadzili eksperymenty na współczesnym mchu Physcomitrella patens. Różne skały, z mchem na wierzchu lub bez, umieszczano w inkubatorze. Po 3 miesiącach można było określić wpływ roślin na chemiczne wietrzenie skał. Później posłużono się modelem systemu ziemskiego, który pozwolił stwierdzić, jak rośliny mogły wpływać na zmianę klimatu w ordowiku.
      Orogeneza (Taconic Orogeny) prowadziła do intensywnego wypiętrzania gór i wietrzenia wzdłuż tego, co obecnie stanowi śródatlantyckie i północno-wschodnie wybrzeże USA. W ordowiku wzrósł też wskaźnik erupcji bazaltu - dość podatnej na wietrzenie skały. Dodatkowo ruch kontynentów przez strefę konwergencji tropikalnej, gdzie opady są intensywne, także nasilał wietrzenie. Wszystko to razem mogło od środkowego ordowiku do wczesnego syluru obniżyć stężenie CO2 do ok. 12-krotności dzisiejszego poziomu (ang. present-day atmospheric level, PAL). Ponieważ do wywołania zlodowaceń tego okresu potrzeba było, jak wykazały złożone modele klimatyczne, 8 PAL, musiało zadziałać coś jeszcze. Rośliny...
      Biorąc pod uwagę ogromny wpływ roślin, prof. Liam Dolan z Uniwersytetu Oksfordzkiego twierdzi, że rośliny odgrywają centralną rolę w regulacji klimatu; robiły to kiedyś, robią teraz i będą, oczywiście, robić w przyszłości.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jeśli lata nadal będą coraz cieplejsze, może zniknąć wiele roślin piętra alpejskiego, w tym szarotki. Rośliny z tego piętra są wypychane na wyżej położone obszary przez gatunki, które dobrze sobie radzą przy wyższych wskazaniach termometrów. Artykuł nt. zmian roślinności górskiej w Europie ukazał się w Nature Climate Change.
      Dr Michael Gottfried, który bierze udział w programie GLORIA (Global Observation Research Initiative in Alpine Environments), podkreśla, że "w niektórych niższych górach Europy widzimy, iż alpejskie łąki znikają, a ich miejsce w ciągu kilku następnych dekad zajmą karłowate krzewiny".
      W ramach najnowszego studium pobrano 897 próbek wegetacji z 60 szczytów ze wszystkich europejskich systemów górskich. Spisy sporządzano 2-krotnie: w 2001 i 2008 r. Spodziewaliśmy się znaleźć na większych wysokościach dużą liczbę ciepłolubnych roślin, ale nie nastawialiśmy się na tak dużą zmianę w krótkim czasie. Naukowiec opowiada, że wcześniej regionalne badania ujawniły związek między rosnącymi temperaturami lata a zmianą składu roślinności piętra alpejskiego (termofilizacją), ale teraz po raz pierwszy wykazano jego istnienie w skali kontynentu.
      Wyliczając wskaźnik termofilizacji, naukowcy mają nadzieję ułatwić porównywanie zmian o podobnym charakterze z różnych stron świata.
      Pracami specjalistów z 13 europejskich krajów kierowali naukowcy z Austriackiej Akademii Nauk i Uniwersytetu Wiedeńskiego.
      Wszyscy autorzy studium, a było ich aż 32, zastosowali tę samą metodę zbierania próbek, a po 7 latach powrócili dokładnie w to samo miejsce. Badanie wykazało, że efekt jest niezależny od wysokości (występuje zarówno tuż nad reglem górnym, jak i na poziomie turni) oraz szerokości geograficznej (odnotowano go w górach Szkocji i Krety).
      Nasze studium pokazuje, że zmiana klimatu wpływa nawet na zewnętrzne krańce biosfery. Termofilizacja strefy alpejskiej nigdy nie była bezpośrednio kontrolowana - podsumowuje Georg Grabherr.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Grzyby i bakterie mogą zmieniać organizację gleby (porowatość), tak by pochłaniała więcej wody i węgla. Artykuł na ten temat ukazał się właśnie w piśmie Interface.
      Gdy przyjrzymy się glebie pozbawionej organizmów żywych, struktura jest dość przypadkowa. Życie wprowadza w niej ład i porządek. Bakterie i grzyby wdrażają nieco feng shui i rearanżują cząstki gleby - opowiada prof. Iain Young z Uniwersytetu Nowej Anglii. Nic więc dziwnego, że Australijczyk uznaje glebę za najbardziej złożony biomateriał na Ziemi. Dlaczego? Powodów jest kilka. Po pierwsze, liczba organizmów w garści gleby przewyższa liczbę ludzi, którzy kiedykolwiek zamieszkiwali naszą planetę. Po drugie, życie z gleby definiuje jej funkcje i właściwości.
      Naukowcy już od jakiegoś czasu wiedzieli, że mikroorganizmy glebowe wydzielają klejopodobną substancję, która wiąże tworzące ją cząstki. Stąd przypuszczenie zespołu Younga, że mikroorganizmy poprawiają porowatość gleby, usprawniając przepływ wody oraz różnych gazów, w tym dwutlenku węgla i tlenu. Studium przebiegało 2-etapowo. Zaczęło się od modelu komputerowego, potem przyszedł czas na właściwy eksperyment.
      Do porównania porów w wyjałowionej glebie i glebie z mikroorganizmami Australijczycy wykorzystali mikrotomografię rentgenowską. Okazało się, że zwłaszcza grzyby zwiększały porowatość gleby. Porów nie tylko było więcej, stały się też bardziej uporządkowane i połączone. Strzępki grzybów pełniły funkcje stabilizujące, a bakterie wydzielały surfaktanty zmniejszające napięcie powierzchniowe. Dzięki zakrojonej na szeroką skalę współpracy roślinom łatwiej pobierało się z ziemi wodę.
      W tym roku ukazała się książka Iaina Younga i Karla Ritza pt. Architektura i biologia gleby: życie w wewnętrznej przestrzeni. Prawdziwe kompendium wiedzy dla zainteresowanych tą tematyką.
×
×
  • Create New...