Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Matematyczne rozwiązanie
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Dzięki enzymowi bakteryjnemu naukowcy byli w stanie osiągnąć coś, czego nie dawała nawet technika CRISPR-Cas9. Udało im się przeprowadzić precyzyjne zmiany w genomie mitochondrialnym (mtDNA). Nowatorska metoda opierająca się na nowoczesnej precyzyjnej technice o nazwie base editing, pozwoli na opracowanie nowych technik badania, a może i leczenia, chorób powodowanych przez mutacje w genomie mitochondriów.
Tego typu schorzenia są często przekazywane z matki na potomstwo i negatywnie wpływają na zdolność komórki do wytwarzania energii. Mimo, że w mtDNA znajduje się niewiele genów w porównaniu z DNA jądra komórkowego, to mutacje obecne w mtDNA mają silny wpływ na układ nerwowy i mięśniowy, w tym na mięsień sercowy. Mogą być śmiertelnym zagrożeniem dla osób, które je odziedziczyły.
Dotychczas jednak trudno było badać te choroby, gdyż brakowało sposobu na uzyskanie zwierzęcych modeli mutacji w mtDNA. Dzięki nowej technice naukowcy będą mogli takie modele tworzyć. Możliwość modyfikowania mitochondrialnego DNA pozwoli nam zadać pytania, jakich wcześniej zadawać nie mogliśmy, mówi Carlos Moraes, genetyk z University of Miami.
Technika CRISPR-Cas9 wykorzystuje nić RNA do nakierowania enzymu Cas9 na ten region DNA, który naukowcy chcą zmienić. Technika dobrze działa na DNA zawarte w jądrze komórkowym. Jednak nie istnieje sposób na wprowadzenie nici RNA do otoczonego błonami mitochondrium.
W 2018 roku biochemik David Liu z Broad Institute założonego prze MIT i Uniwersytet Harvarda otrzymał e-mail od mikrobiologa Josepha Mougousa z University of Washington. Mougous informował go o odkryciu przez jego zespół dziwnego enzymu. Toksyna wytwarzana przez bakterię Burkholderia cenocepacia, gdy weszła w kontakt z zasadą C (cytozyną) w DNA doprowadzała do jej zamiany w zasadę U (uracyl). Jako że U, które rzadko jest spotykane w DNA, zachowuje się jak T, enzymy replikujące DNA komórki kopiują ją na T (tyminę) i w ten sposób w sekwencji genetycznej C zostaje zmienione na T.
Co prawda Liu pracował już z działającym podobnie enzymem, jednak oddziaływał on na pojedynczą nić DNA. Dlatego też Liu musiał w swojej pracy wykorzystywać enzym Cas9 do uzyskania pojedynczych nici DNA. Jako, że musiał przy tym korzystać z nici RNA do kierowania Cas9, nie mógł użyć tej techniki na mtDNA.
Okazało się jednak, że enzym odkryty przez zespół Mougousa, nazwany DddA, działa na podwójną helisę DNA. Nie trzeba więc używać Cas9 do jej rozdzielenia. Jak stwierdzili Liu i Mougous, ta jego cecha może spowodować, że DddA pozwoli na sięgnięcie do genomu mitochondrialnego.
Osiągniecie jednak tego celu nie było proste. Pożądana cecha DddA, czyli możliwość modyfikacji podwójnej helisy DNA, może być też śmiertelnym zagrożeniem. Enzym może bowiem zmodyfikować każdą napotkaną zasadę C. Aby temu zapobiec, naukowy robili enzym na dwie części, które mogą zmienić DNA tylko wtedy, gdy połączą się w odpowiedni sposób. A żeby kontrolować, który konkretnie fragment DNA ma zostać zmodyfikowany, naukowcy spowodowali, że każda z części DddA może łączyć się z konkretnym miejscem w genomie.
Nowa technika jeszcze przez długi czas nie będzie wykorzystana w praktyce klinicznej, mówi Liu. Wstępne jej testy wypadły pozytywnie, jednak koniecznych jest wiele badań na różnych typach komórek. W przyszłości technika z wykorzystaniem DddA może być jednak świetnym uzupełnieniem istniejących metod.
Wspomniany już tutaj Moraes i inni pracują nad enzymami, które dostają się do mitochondriów i wycinają z DNA zmutowany fragment. Mitochondria często pozbywają się tak uszkodzonego DNA. W efekcie, jak mają nadzieję uczeni, tego typu technika spowoduje, że będzie można pozbyć się z mitochondriów zmutowanego DNA, co może pozwolić na uzyskanie przewagi przez zdrowe kopie mtDNA.
Jak jednak zauważa Michal Minczuk z University of Cambridge, technika z wykorzystaniem DddA mozwala na naprawę mtDNA nawet wówczas gdy nie ma wystarczającej liczby kopii zdrowego mtDNA. To niesamowity krok naprzód, mówi uczony.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Amerykańscy lekarze informują o zidentyfikowaniu 17 osób, które odziedziczyły mitochondrialne DNA po obojgu rodzicach. U ssaków dziedziczenie mitochondrialnego DNA odbywa się niemal wyłącznie po matce. Wydaje się, że odnalezione osoby stanowią bardzo rzadki wyjątek od reguły. Prawdopodobnie dlatego, że w ich rodzinach występują mutacje, które zaburzają mechanizm uniemożliwiający przekazywanie mitochondrialnego DNA z ojców na dzieci.
Mitochondria to centra energetyczne komórek. Znajdują się w każdej komórce naszego ciała, w tym w jaju i plemnikach. Jednak gdy plemnik wnika do jaja, jego mitochondria są znakowane i niszczone. Dlatego też mitochondrialne DNA dziedziczymy wyłącznie po matce.
W 2002 roku doniesiono o zidentyfikowaniu mężczyzny, który odziedziczył mitochondrialne DNA po obojgu rodziców. Jednak, jako że dotychczas nie znaleziono drugiego takiego przypadku, pojawiły się poważne wątpliwości, co do rzetelności tamtych badań. Teraz naukowcy z Cincinnati Children's Hospital Medical Center poinformowali o zdobyciu jednoznacznych dowodów, że 17 osób odziedziczyło mitochondrialne DNA po obojgu rodziców.
Pierwszą zidentyfikowaną w Cincinnati osobą był pacjent, który zgłosił się z powodu chronicznego zmęczenia i bólu mięśni. Lekarze podejrzewali, że zostało to spowodowane przez mutację w mitochondriach, wykonali więc odpowiednie badania i odkryli, że pacjent odziedziczył mitochondrialne DNA po obojgu rodziców. Dalsze badania wykazały, że również inni członkowie rodziny mają mieszankę mitochondrialnego DNA po obojgu rodzicach. Następnie lekarze sprawdzili DNA niektórych innych pacjentów z podobnymi bólami mięśni i zmęczeniem. Znaleźli kolejne dwie rodziny z taką mutacją.
Prawdziwą niespodzianką jest fakt, że nie znaleziono więcej takich przypadków", mówi Nick Lane z University College London. To autor książki na temat mitochondriów. W ubiegłym roku jego zespół przewidywał, że przedostanie się DNA ojca do mitochondriów dziecka powinno być dość częstym zjawiskiem. Zdaniem Lane'a takie zjawisko może zachodzić, gdyż w grę wchodzą tutaj dwie przeciwne sobie mechanizmy ewolucyjne. W krótkim terminie odziedziczenie mitochondriów również po ojcu może na przykład kompensować szkodliwe mutacje w mitochondriach matki. Jednak w długim terminie mogłoby to uniemożliwić ewolucyjne usuwanie takich mutacji, gdyż byłyby one przykryte przez prawidłowe mitochondria ojca. Lane uważa, że właśnie dlatego ewolucja wypracowała niezwykle dużą liczbę mechanizmów, które miały zapewniać, że mitochondria dziedziczy się tylko po matce. Uważa on, że w toku ewolucji mechanizmy takie wielokrotnie się pojawiały, znikały i ponownie pojawiały.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W Nowym Jorku odkryto nowy gatunek żab łąkowych (ang. meadow/leopard frogs) o dziwnym zawołaniu. Cóż, najciemniej jest w końcu pod latarnią, a tych w Wielkim Jabłku nie brakuje...
Przez lata naukowcy mylili nowo opisaną żabę z bardziej rozpowszechnionym gatunkiem. Podczas gdy regularnie odkrywa się nowe gatunki w lasach deszczowych, natrafienie na jakiś w bajorkach i terenach podmokłych Staten Island, części Nowego Jorku położonej na stałym lądzie i North Jersey jest sporym zaskoczeniem. Zgadzają się co do tego wszyscy autorzy artykułu opublikowanego na łamach Molecular Phylogenetics and Evolution, na co dzień pracownicy Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, Davis, Rutgers University i University of Alabama.
To pokazuje, że nawet w największych miastach USA nadal istnieją ważne gatunki czekające na odkrycie, które mogą zniknąć bez ochrony - zaznacza prof. Brad Shaffer z UCLA.
Naukowcy sądzą, że kiedyś żaba mieszkała na Manhattanie. Teraz środek jej obszaru występowania stanowi Yankee Stadium w Bronksie. Gdy inni naukowcy usłyszeli od Jeremy'ego Feinberga z Rutgers University o żabach wydających dziwne dźwięki, początkowo sądzili, że to nietypowo zachowujące się Lithobates sphenocephalus (in. Rana sphenocephala) czy Rana pipiens albo jakaś hybryda tych gatunków. Szybko jednak zaczęły spływać dane, które świadczyły o czymś zupełnie innym - to nie wybryki znanych, ale całkiem nowa żaba. Będący herpetologiem Feinberg opisał dźwięki wydawane przez nowojorską żabę jako powtarzalne kumkanie, podczas gdy inne żaby łąkowe wydają raczej przeciągłe chrapnięcia lub "chichoczą". "To przykład gatunku kryptycznego [bliźniaczego], który ukrywa się w cieniu drugiego, gdyż podobieństwo sprawia, że nie da się ich rozróżnić wzrokowo [na podstawie morfologii]. Dzięki genetyce molekularnej ludzie wyłapują coraz to nowe gatunki, które inaczej zostałyby zignorowane".
Amerykanie porównali mitochondrialne DNA badanej żaby i wszystkich innych żab łąkowych z regionu. Po testach mtDNA przyszedł czas na analizę DNA jądrowego (nDNA). W ten sposób stwierdzono, że to zupełnie nowy gatunek, który wkrótce zostanie nazwany. Trzeba przyznać, że praca dyplomowa, którą na tej podstawie przygotowała główna autorka studium Cathy Newman, musi być imponująca.
Znaleziono rozproszone populacje w North Jersey, południowo-wschodnim rejonie lądowego Nowego Jorku i na Staten Island. Dowody wskazują, że kiedyś żaba była powszechna na Long Island i pobliskich rejonach, ale wyginęła tam w ostatnich dekadach.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Kakao poprawia funkcjonowanie mięśni szkieletowych. Dzieje się tak dzięki regeneracji ich centrów energetycznych - mitochondriów.
Niewielkie studium przeprowadzone przez naukowców ze Szkoły Medycyny Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego i VA San Diego Healthcare System (VASDHS) wykazało, że po 3 miesiącach terapii kakao wzbogaconym epikatechiną u pacjentów z zaawansowaną niewydolnością serca i cukrzycą typu 2. poprawiła się struktura mitochondriów. Zachęceni wynikami Amerykanie rozpoczęli testy kliniczne na szerszą skalę, w których uwzględniono grupę kontrolną. Ich celem jest ustalenie, czy pod wpływem terapii kakao z dodatkiem epikatechiny wzrośnie wydolność wysiłkowa osób z wymienionymi wyżej dolegliwościami.
Początkowo Amerykanie skupili się na przypadkach 5 pacjentów z poważnymi uszkodzeniami mitochondriów mięśni szkieletowych. Do dysfunkcji tych organelli dochodzi zarówno pod wpływem cukrzycy typu 2., jak i niewydolności serca. Anomalie dotyczące mięśni szkieletowych oraz mięśnia sercowego wiążą się z obniżoną wydolnością funkcjonalną, objawiającą się zadyszką czy brakiem energii.
Ochotnicy jedli gorzką czekoladę i pili napoje czekoladowe, dzięki czemu przez 3 miesiące dziennie dostarczali swojemu organizmowi ok. 100 mg epitakechiny. Przed i po eksperymencie wykonywano biopsje mięśni szkieletowych. Oceniano zarówno objętość mitochondriów, jak i liczbę grzebieni (łac. cristae). U chorych dostrzegliśmy poważne uszkodzenia i zmniejszenie liczebności grzebieni. Po 3 miesiącach zaszła regeneracja - liczba cristae powróciła do normy. Nastąpił też wzrost kilku molekularnych markerów, zaangażowanych w powstawanie nowych mitochondriów - opowiada dr Francisco J. Villarreal.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Wydajność mięśni zależy m.in. od zdolności wykorzystania węglowodanów jako źródła energii. Ćwiczenia wpływają na nią korzystnie, a otyłość czy przewlekłe choroby wręcz przeciwnie. Naukowcy z Sanford-Burnham Medical Research Institute odkryli mechanizm, dzięki któremu można u myszy przeprogramować geny metaboliczne mięśni, wpływając na ich umiejętność zużywania cukrów. Niewykluczone, że w ten sposób będzie się w przyszłości zapobiegać bądź leczyć cukrzycę, zespół metaboliczny i otyłość.
Zasadniczo te transgeniczne myszy są w stanie magazynować węglowodany i spalać je w stopniu występującym tylko u wytrenowanych sportowców - wyjaśnia dr Daniel P. Kelly.
Mięśnie wyhodowanych przez Amerykanów myszy wytwarzają białko PPARβ/δ. Jest ono receptorem jądrowym, a więc czynnikiem transkrypcyjnym, który przez przyłączanie ligandów reguluje ekspresję genów metabolicznych mięśni w odpowiedzi na bodźce zewnętrzne.
Wcześniejsze badania pokazały, że gryzonie z wyższym poziomem PPARβ/δ w mięśniach cechuje większa wydolność wysiłkowa. Jak napisali w artykule opublikowanym na łamach Genes & Development członkowie zespołu Kelly'ego, mięśnie zwierząt z grupy PPARβ/δ przewyższają mięśnie zwykłych zwierząt pod względem zdolności wychwytywania cukru z krwiobiegu, a także magazynowania go i wykorzystywania w formie energii. Myszy PPARβ/δ są supersprawne. W porównaniu do przeciętnych gryzoni, biegną dłużej i szybciej, a w ich mięśniach powstaje mniej kwasu mlekowego.
Główną rolę w mechanizmie odkrytym przez ekipę z Sanford-Burnham Medical Research Institute odgrywają kompleksy tworzone przez 3 białka: 1) PPARβ/δ, 2) AMPK (kinazę aktywowaną 5'AMP) oraz 3) czynnik transkrypcyjny MEF2A, który pomaga w aktywowaniu miocytospecyficznych genów. Wspólnie białka włączają ekspresję genu kodującego dehydrogenazę mleczanową - enzym kierujący cukropochodne metabolity do mitochondriów, gdzie możliwe jest całkowite spalanie "surowca".
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.