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

U bakterii odkryto mechanizm naprawy RNA

Recommended Posts

Zespół prof. Ravena H. Huanga z University of Illinois zidentyfikował u cyjanobakterii  Anabaena variabilis system precyzyjnej naprawy uszkodzonych cząsteczek RNA. Nigdy dotąd mechanizmu takiego nie odkryto u bakterii. 

Nietypowy proces zachodzi dzięki dwóm białkom, Hen1 oraz Pnkp, kodowanym przez geny zorganizowane w tzw. operon, czyli układ zapewniający ich równoczesną aktywację w reakcji na określone warunki środowiska. Organizacja taka nie jest przypadkowa, okazało się bowiem, że zajście procesu naprawy jest ściśle zależne od syntezy obu tych białek i ich wejścia we wzajemną interakcję.

Dzięki serii eksperymentów in vitro udało się wykazać, że kompleks Hen1/Pnkp skutecznie naprawia uszkodzenia RNA wywołane przez enzymy z grupy kolicyn i przywraca prawidłową strukturę naruszonych cząsteczek.

Dodatkowo zaobserwowano, że w miejscu naprawionego uszkodzenia dochodzi do tzw. metylacji RNA, czyli przyłączenia do niego grupy metylowej -CH3. Modyfikacja taka zapewnia cząsteczce oporność na kolicyny, dzięki czemu ponowne zetknięcie z enzymem nie jest dla nich groźne. Jak zaznacza żartobliwie prof. Huang, oznacza to, że "naprawione" RNA jest dzięki temu nawet "lepsze niż nowe".

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
      Suplementacja spiruliną - bogatymi w białko, magnez i beta-karoten cyjanobakteriami z rodzaju Arthrospira - chroni w modelu mysim umierające neurony ruchowe osobników ze stwardnieniem zanikowym bocznym (ang. amyotrophic lateral sclerosis, ALS).
      Naukowcy z Uniwersytetu Południowej Florydy zauważyli, że uzupełnienie diety myszy z ALS spiruliną opóźnia moment wystąpienia objawów motorycznych (drżeń i spastycznych niedowładów), ogranicza postępy choroby, zmniejsza stężenie markerów zapalnych oraz obumieranie neuronów motorycznych. Amerykanie sądzą, że spirulina wywiera na motoneurony wpływ przeciwzapalny i przeciwutleniający. Na trop właściwości odżywczych tzw. biomasy Arthrospira wpadli niezależnie Aztekowie oraz plemiona zamieszkujące okolice jeziora Czad.
      ALS jest chorobą prowadzącą do degeneracji neuronów ruchowych. Większość dostępnych metod leczenia usuwa objawy, nie wpływając na samą chorobę. Stwardnienie zanikowe boczne połączono jednak ze stresem oksydacyjnym, a w naszych wcześniejszych badaniach zademonstrowaliśmy silny spadek markerów uszkodzenia oksydacyjnego i stanu zapalnego u starych szczurów, którym podawano spirulinę bądź szpinak. W tym wstępnym studium suplementy diety stosowano tylko u myszy w okresie przedobjawowym. By potwierdzić skuteczność terapii, potrzebne są dalsze badania, które wykażą, że suplementy wpływają na długość życia gryzoni z objawami ALS – tłumaczy dr Svitlana Garbuzova-Davis.
      W ramach najnowszego eksperymentu porównywano myszy z ALS, które przez okres 10 tygodni dostawały spirulinę, z kontrolną grupą zwierząt. W przyszłości akademicy zamierzają zliczać motoneurony i bacznie obserwować długość życia gryzoni z objawami choroby, którym będzie podawana spirulina.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Sinice występują na Ziemi już od 3,4 mld lat. Przed katastrofą tlenową sprzed 2,4 mld lat były narażone na silne promieniowanie ultrafioletowe, a mimo to przeżyły, stąd pomysł naukowców, by wykorzystać wytwarzane przez nie substancje w kosmetykach z filtrem słonecznym.
      Sinice są samożywne (prowadzą fotosyntezę). Zanim powstało wystarczająco dużo tlenu, by utworzyła się warstwa ozonowa, organizmy te musiały sobie jakoś radzić z silnym promieniowaniem UV. Współczesne sinice zabezpieczają się za pomocą pełniących rolę filtra małocząsteczkowych mikrosporyn oraz ich pochodnych MAA (od ang. mycosporine-like amino acids). Absorbują one szkodliwe promienie.
      W ramach wcześniejszych studiów zajmowano się budową wymienionych wyżej związków oraz organizmami, które je wytwarzają bądź akumulują. Ustalono na przykład, że MAA są małymi, bezbarwnymi związkami. Nikt nie miał jednak pojęcia, jak przebiega proces wytwarzania tych naturalnych substancji o działaniu promieniochłonnym. Dlatego też Emily Balskus i Christopher Walsh z Harvardzkiej Szkoły Medycznej w Bostonie podjęli się znalezienia genów i enzymów biorących udział w syntezie.
      Amerykanom udało się wytypować klaster genowy, kodujący biofiltry u pewnego gatunku sinic Anabaena variabilis. Aby przetestować odkryte geny, wprowadzono je do E. coli. Normalnie bakterie te nie wytwarzają filtrów, gdy się więc pojawiły, wiadomo było, że para naukowców od początku postawiła na właściwy klaster.
      Później Balskus i Walsh stwierdzili, że za syntezę MAA odpowiadają cztery enzymy. W skład każdej cząsteczki MAA wchodzą dwa aminokwasy, połączone z centralną grupą organiczną. To te wiązania determinują, jaka długość fali ulega absorpcji i jaki jest jej współczynnik (jaka ilość promieniowania podlega pochłanianiu).
      Dwa rodzaje MAA – szynorynę i porfirę-334 – uwzględniono już w recepturze kosmetyku o nazwie Helioguard 365. Jest on produkowany przez szwajcarską firmę Mibelle Biochemistry. Tutaj jednak potrzebne związki pozyskiwano ze szkarłatnic (Porphyra), czyli rodzaju krasnorostów morskich, a Amerykanie chcą opracować własne metody pozyskiwania oryginalnych substancji bądź ich analogów. Jeszcze nie wiemy, czy biologiczne filtry będą lepsze od tych wymyślonych przez człowieka, ponieważ Helioguard jest stosunkowo nowym produktem. [Nie da się jednak zaprzeczyć], że mają one właściwości fotochemiczne pożądane w preparatach przeciwsłonecznych – podsumowuje Balskus. Maksimum absorpcji obydwu MAA wynosi 334 nm, stąd ich zastosowanie w blokowaniu promieniowania UVA.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Chlorofil - związek chemiczny pozwalający roślinom (a także glonom i niektórym bakteriom) na czerpanie energii w procesie fotosyntezy można uznać za podstawę istnienia życia na Ziemi w ogóle. Dlatego odkrycie nowego, nieznanego typu chlorofilu jest wydarzeniem w biologii.
      Dotychczas znano cztery rodzaje chlorofilu. Najbardziej rozpowszechnione są chlorofil A i B, znajdowane u roślin zielonych. Oba te typy chlorofilu pochłaniają głównie światło widzialne w zakresie niebieskim (około 465 nanometrów) oraz żółtopomarańczowym/czerwonym (665 nm), odbijając światło zielone (stąd bierze się zielony dla nas kolor roślinności). Chlorofil C i D znajdowany jest u mniej licznych organizmów, głównie u glonów. Rodzaj C pochłania światło podobnie do A i B, z trochę przesuniętym spektrum, zaś D głównie czerwone (697 nm).
      Nową odmianę chlorofilu, nazwaną „F", odkryto w stromatolitowych skałach basenu Hamelin, w Zatoce Rekina w zachodniej Australii. Ponieważ znaleziono go w ekstraktach z osadów dennych, nie jest jeszcze pewne, jakie organizmy go wytwarzają, wg Mina Chena, biologa molekularnego na University of Sydney, który dokonał odkrycia, najbardziej prawdopodobnym ich twórcą są nitkowate cyjanobakterie, czyli sinice.
      Największą jednak sensacją jest to, że chlorofil F absorbuje światło o długości nieużytkowanej przez inne organizmy. Wykorzystuje on promieniowanie tuż spoza czerwonego końca widma widzialnego, czyli bliską podczerwień. To zmienia całkowicie pojęcie o możliwościach chlorofilu. Co ciekawe, budową niewiele różni się od znanych odmian chlorofilu i prawdopodobnie jest wykorzystywany przez organizmy żyjące nisko, w miejscach, gdzie pozostałe spektrum światła jest już pochłonięte przez konkurencję.
      Naukowcy snują już plany praktycznego wykorzystania odkrycia. Chcą przy pomocy inżynierii genetycznej wprowadzić chlorofil F do wybranych gatunków glonów, tak udoskonalone, absorbowałyby większą część spektrum światła i były znacznie wydajniejszymi producentami na przykład biopaliw.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W organizmie człowieka wiele procesów życiowych, m.in. sen, produkcja hormonów czy regulacja temperatury ciała, przebiega w rytmie dobowym. Te genetycznie zaprogramowane wzorce działają nawet pod nieobecność następujących po sobie dni i nocy, a występują u niemal wszystkich organizmów. Naukowcy z MIT-u i Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego (UCSD) odkryli ostatnio, że u sinic rytmy dobowe określają tempo podziałów komórkowych.
      Sinice, zwane również cyjanobakteriami, prowadzą fotosyntezę, dlatego są bardziej aktywnie w ciągu dnia, a nocą przechodzą fazę spoczynku.
      U organizmów wielokomórkowych podział komórek jest niezbędny dla odnowy i naprawy uszkodzeń, ale niekontrolowane namnażanie prowadzi do nowotworów. Z tego powodu zrozumienie, jak komórki się dzielą, ma fundamentalne znaczenie – tłumaczy Susan Golden, profesor biologii molekularnej z UCSD.
      Dwanaście lat temu Golden i inni zidentyfikowali u sinic 3 białka regulujące zegar biologiczny. Istniały pewne dowody, że rytm okołodobowy kontroluje podziały komórkowe, ale nie było wiadomo, jaki dokładnie charakter ma ta zależność. Obecnie zespół pracujący pod kierownictwem prof. Alexandra van Oudenaardena z MIT-u stwierdził, że w stałym świetle o umiarkowanym natężeniu cyjanobakterie dzielą się średnio raz dziennie, a podziały mają miejsce głównie w połowie 24-godzinnego cyklu. Naukowcom udało się przyspieszyć dzielenie, wzmagając intensywność oświetlenia. W takich warunkach komórki nasilały fotosyntezę, co pozwalało im uzyskać większą ilość energii. Zaczynały się dzielić częściej, ale nadal w powiązaniu z zegarem biologicznym: w jednej czwartej i trzech czwartych cyklu. Amerykanie zauważyli, że we wszystkich warunkach po ok. 19 godzinach sinice wchodziły w fazę spoczynku.
      Akademicy przez tydzień śledzili rytmy dobowe pojedynczych komórek. Udało się to dzięki oznaczeniu protein zarządzających zegarem biologicznym żółtym fluorescencyjnym białkiem. W ten sposób w 24-godzinnym cyklu można było ustalić pozycję każdej komórki. Dodatkowo co 40 min komórki fotografowano, naukowcy wiedzieli więc, kiedy się dzieliły.
      Technika monitorowania pojedynczych komórek pozwoli w przyszłości ujawnić związki między rytmem okołodobowym a innymi cyklicznymi procesami komórkowymi, np. metabolizmem. Prof. Golden planuje dalsze eksperymenty na sinicach, jednak van Oudenaarden wspomina także o drożdżach i komórkach ludzkich. Wcześniej profesorski tandem opisał mechanizm molekularny, za pośrednictwem którego białka zegara biologicznego cyjanobakterii (KaiA, KaiB i KaiC) kontrolują cykl komórkowy. Okazało się, że regulują one aktywność czwartego białka FtsZ, nie dopuszczając do jego przemieszczania w okolice płaszczyzny równikowej i utworzenia pierścienia.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jak bardzo "okrojony" może zostać metabolizm żywego organizmu? Wydawać by się mogło, że odpowiedzi na to pytanie należy poszukiwać na drodze badań nad organizmami genetycznie modyfikowanymi w celu blokowania u nich kolejnych dróg przemiany materii i energii. Natura dostarcza jednak niesamowitych modeli do badań nad tym zagadnieniem, o czym świadczy mikroorganizm odkryty przez dr. Jonathana Zehra z University of California.
      Gatunek zidentyfikowany przez dr. Zehra, noszący tymczasową nazwę UCYN-A, należy najprawdopodobniej do cyjanobakterii. Jest to jednak klasyfikacja co najmniej liberalna, nie wytwarza on bowiem wielu enzymów uznawanych za charakterystyczne dla tej grupy i jednocześnie niemal całkowicie niezbędnych do przeżycia na Ziemi. Mimo to UCYN-A żyje w oceanach i ma się nieźle, a do tego przeprowadza... wiązanie azotu atmosferycznego, proces uznawany za jeden z najbardziej energochłonnych w przyrodzie.
      Odkrycia UCYN-A dokonano w 1998 r. Wydawało się wówczas, że jest to zwykła cyjanobakteria, zdolna, jak ogromna większość jej krewniaków, do przeprowadzania fotosyntezy. Dopiero w 2008 roku dr Zehr ogłosił jednak na łamach prestiżowego czasopisma Science, że mikroorganizm ten nie syntetyzuje fotosystemu II - układu cząsteczek potrzebnego do wytwarzania chemicznych nośników energii dzięki energii światła. Jak się jednak okazało, było to dopiero pierwsze z wielu interesujących odkryć dotyczących tego gatunku.
      Wyniki swoich najnowszych badań naukowiec z Kalifornii opublikował w ostatnich dniach w czasopiśmie Nature. Dzięki kompleksowej analizie genomu UCYN-A wykazano, że badany mikroorganizm jest pozbawiony także wielu innych szlaków metabolicznych uznawanych za bardzo ważne dla życia. Należą do nich m.in.: cykl Calvina (seria przemian biochemicznych związanych z fotosyntezą), cykl Krebsa (konieczny dla zajścia wydajnego oddychania tlenowego), a nawet synteza ponad połowy z 20 podstawowych aminokwasów - elementów budulcowych białek.
      Jest naprawdę "odarty", ocenia metabolizm UCYN-A James Tripp, badacz z zespołu dr. Zehra. Moje analizy wykazują, że musi on korzystać z zewnętrznych źródeł cukrów, aminokwasów oraz dwóch z czterech zasad potrzebnych do wytwarzania DNA, opisuje naukowiec. Jednocześnie Tripp wymienia kolejną ciekawą cechą badanego mikroorganizmu: zdolność do przeprowadzania wiązania azotu atmosferycznego do form użytecznych biologicznie, jednego z najbardziej kosztownych pod względem energetycznym procesów w przyrodzie.
      Skąd niezwykła cyjanobakteria pobiera energię do życia? Tego aktualnie nie wie nikt. Teoretycznie wiele wskazuje na to, że może ona korzystać z pomocy symbiontów, lecz dotychczasowe badania nie wskazują na istnienie jakiegokolwiek organizmu ściśle współpracującego z UCYN-A. Kolejny raz mamy więc okazję przekonać się, jak niewiele wiemy o życiu na naszej planecie...
×
×
  • Create New...