Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Łączna długość nici DNA w komórkach człowieka wynosi niemal dwa metry, a mimo to komórkowa maszyneria enzymatyczna doskonale radzi sobie z wykrywaniem i naprawą uszkodzeń genomu. Jak to możliwe? Badacze z University of North Texas twierdzą, że poznali możliwe wyjaśnienie tego fenomenu.

Zdaniem zespołu dr. Arkady'ego Krokhina, swoją niezwykłą zdolność do kontroli własnego stanu DNA zawdzięcza... właściwościom elektrycznym. Mówiąc ściślej, z przedstawionych przez nich danych wynika, że odcinki DNA zwane intronami, które należą do genów, lecz nie przenoszą informacji wykorzystanej np. podczas syntezy białka, wykazują stosunkowo niski poziom przewodnictwa elektrycznego. Dla porównania, eksony, czyli sekwencje kodujące, są stosunkowo dobrymi przewodnikami.

Swoją zdolność do przewodzenia ładunków elektrycznych eksony zawdzięczają budowie chemicznej, umożliwiającej powstanie puli tzw. elektronów zdelokalizowanych. Oznacza to, że nie są one ściśle związane z żadnym atomem i posiadają znaczny zakres ruchliwości. Z fizycznego punktu widzenia ich ruch wzdłuż nici DNA nie różni się praktycznie od przepływu elektronów w typowym przewodzie elektrycznym.

Badacze z Teksasu spekulują, że odkryte zjawisko może być wykorzystywane przez wewnątrzkomórkowe systemy wykrywania uszkodzeń DNA. Jeżeli bowiem charakterystyka przepływu ładunków w cząsteczce ulega zaburzeniu, może to oznaczać, że doszło w nim do uszkodzenia materiału genetycznego. Po wstępnym "namierzeniu" wady na miejsce mogłyby być przywoływane enzymy naprawcze, które zajęłyby się odbudową nici DNA.

Dokonane odkrycie może także wyjaśniać, dlaczego jedne miejsca w genomie są bardziej podane na mutacje (czyli utrwalone uszkodzenia DNA przekazywane komórkom potomnym) od innych. Zdaniem dr. Krokhina może się tak dziać, ponieważ "pomiar" przewodnictwa elektrycznego niektórych odcinków nici DNA może być utrudniony. 

Trzeba przyznać, że hipoteza zaproponowana przez naukowców z Teksasu jest dość odważna. Nietrudno jednak zauważyć, że jest ona także bardzo spójna, zaś powtarzalność różnic pomiędzy eksonami i intronami rzeczywiście dają do myślenia. Ewentualne potwierdzenie lub odrzucenie teorii o "elektrycznym" wykrywaniu uszkodzeń DNA będzie jednak wymagało dalszych badań.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.


  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy odwrócili u myszy 2 flagowe oznaki starzenia: zmarszczki i wypadanie włosów.
      Akademicy ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Alabamy w Birmingham podkreślają, że za zauważalne już po paru tygodniach pomarszczenie skóry oraz intensywne wypadanie włosów odpowiada mutacja dominująca negatywna POLG1 (D1135A-POLG1), która prowadzi m.in. do dysfunkcji mitochondriów. Gdy jednak wyłączy się ekspresję tego zmutowanego transgenu, u myszy ponownie pojawiają się gładka skóra i gęste futro i nie da się ich odróżnić od zdrowych osobników w tym samym wieku.
      Zespół podkreśla, że chodzi o mutację w genie jądrowym, która wpływa na działanie centrów energetycznych komórki - mitochondriów. U ludzi podczas starzenia widać spadek funkcji mitochondriów, a dysfunkcja tych organelli może napędzać choroby związane z wiekiem. Ubytek DNA w mitochondriach (mtDNA) ma też wpływ na ludzkie choroby mitochondrialne, sercowo-naczyniowe, cukrzycę czy nowotwory.
      Mutację wywołuje się u 8-tygodniowych myszy, zaczynając dodawać do pokarmu i/lub wody antybiotyk doksycyklinę. Ponieważ enzym (polimeraza) potrzebny do replikacji DNA staje się nieaktywny, następuje ubytek mtDNA.
      W ciągu miesiąca myszy siwieją, mają przerzedzone włosy i spowolnienie ruchowe. Pomarszczona skóra staje się widoczna po 4-8 tygodniach od wywołania mutacji, przy czym samice mają silniej zaznaczone zmarszczki niż samce.
      By wykazać, że za zmiany w skórze myszy odpowiada dysfunkcja mitochondriów, po 2 miesiącach myszom przestawano podawać doksycyklinę. Po miesiącu gryzonie zaczynały wyglądać podobnie do kontrolnych zwierząt typu dzikiego.
      Zniknęły akantoza, nieprawidłowości gruczołów łojowych, a także defekty w rozwoju mieszków i tworzeniu łodyg włosów. Wzrosła liczba mieszków w fazie anagenu, a spadła liczba mieszków w fazie telogenu.
      Po wywołaniu mutacji zaobserwowano niewielkie zmiany w innych narządach, co sugeruje, że w porównaniu do innych tkanek, mitochondria odgrywają w skórze "ważniejszą" rolę.
      Autorzy publikacji z pisma Cell Death & Disease opowiadają, że w skórze myszy z wywołaną mutacją występowała podwyższona liczba komórek, widoczne też były pogrubienie zewnętrznej warstwy i anormalne mieszki włosowe oraz nasilony stan zapalny. Łącznie przypominało to ludzkie starzenie środowiskowe (ang. extrinsic aging). Oprócz tego u zwierząt ze zmniejszoną ilością mtDNA występowały zmiany ekspresji 4 markerów związanych ze starzeniem fizjologicznym (ang. intrinsic aging).
      W skórze gryzoni wystawionych na działanie doksycykliny obserwowano też nierównowagę metaloproteinaz macierzy pozakomórkowej i ich tkankowo specyficznego inhibitora (równowaga jest konieczna do zachowania włókien kolagenowych).
      W przypadku mitochondriów stwierdzono spadek ilości mtDNA, zmienioną ekspresję genów, a także niestabilność superkompleksów mitochondrialnego systemu fosforylacji oksydacyjnej.
      Wyeliminowanie mutacji D1135A-POLG1 odtwarzało funkcję mitochondriów i usuwało zmiany skórno-włosowe. Wg dr. Keshava Singha, pokazuje to, że mitochondria są odwracalnymi regulatorami starzenia skóry i utraty włosów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Grupa naukowców położyła fundamenty pod skonstruowanie niezwykle dokładnego zegara atomowego. Zegara, który może pomylić się o 1/10 sekundy w ciągu 14 miliardów lat.
      Takie urządzenie byłoby przydatne do nawiązywania bezpiecznej łączności oraz posłużyłoby do zbadania postaw fizyki. Obecnie najdokładniejszy zegar atomowy świata - brytyjski CsF2 - może wykazać odchylenie o 1 sekundę na 138 milionów lat.
      Obecnie używane zegary atomowe są wystarczająco dokładne do większości zastosowań. Są jednak takie dziedziny, w których posiadanie dokładniejszego zegara jest bardzo pożądane - mówi profesor Alex Kuzmich z Georgia Institute of Technology. Oprócz fizyków z Georgii w pracach zespołu brali udział naukowcy z australijskiego University of New South Wales oraz University of Nevada.
      Zegary atomowe do pomiaru czasu wykorzystują drgania elektronów w atomach wywoływane przez działanie laserów. Jednak elektrony są podatne na oddziaływanie pola elektrycznego i magnetycznego, co zaburza ich dokładność. Naukowcy z USA i Australii wpadli na pomysł, by zamiast elektronów wykorzystać neutrony, które są cięższe i gęściej upakowane, zatem mniej podatne na wpływy zewnętrzne. Zegar neutronowy powinien być zatem dokładniejszy od opartego na elektronach.
      W naszym artykule pokazaliśmy, że za pomocą lasera można tak wpłynąć na orientację elektronów, że będziemy mogli wykorzystać neutrony w roli wahadła odmierzającego czas. Jako, że neutrony są gęsto upakowane, czynniki zewnętrzne nie będą miały niemal żadnego wpływu na ich drgania - mówi Corey Campbell, główny autor artykułu.
      Uczeni proponują wykorzystać petahercowy (1015) laser do wzbudzenia jonu toru 229. Taki zegar będzie pracował tylko w bardzo niskich temperaturach, rzędu ułamków kelwina. Zwykle takie temperatury uzyskuje się za pomocą lasera, jednak tutaj będzie to stanowiło problem, gdyż laser jest wykorzystywany do wzbudzenia jonów. Naukowcy zaproponowali użycie jonu toru 232 obok toru 229. Tor 232 reaguje na inną częstotliwość światła lasera niż tor 229. Cięższy jon miałby zostać schłodzony i schłodzić cały system, bez wpływania na oscylacje toru 229.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zespół z Mayo Clinic nauczył układ immunologiczny myszy zwalczania czerniaka złośliwego. Do spokrewnionego z wirusem wścieklizny wirusa pęcherzykowatego zapalenia jamy ustnej wprowadzono DNA pobrane z ludzkich komórek czerniaka. Dzięki temu szereg genów można było wprowadzić bezpośrednio do guza. Na wczesnym etapie badań w mniej niż 3 miesiące z minimalnymi skutkami ubocznymi wyleczono 60% gryzoni.
      Sądzimy, że ta technika pozwoli nam zidentyfikować całkowicie nowy zestaw genów, które kodują antygeny ważne dla stymulowania układu odpornościowego, tak aby odrzucił on nowotwór. [...] Zauważyliśmy, że by odrzucenie guza było najskuteczniejsze, u myszy kilka białek musi ulegać jednoczesnej ekspresji - tłumaczy dr Richard Vile.
      Wierzę, że uda nam się stworzyć eksperymentalne szczepionki, dzięki którym po kolei wyeliminujemy wszystkie nowotwory. Szczepiąc przeciwko wielu białkom naraz, mamy nadzieję leczyć guzy pierwotne i chronić przed wznową.
      Szczepionki powstające w ramach nurtu immunoterapii nowotworowej bazują na spostrzeżeniu, że guzy przystosowują się do powtarzalnych ataków układu odpornościowego, zmniejszając liczbę antygenów na powierzchni komórek. Przez to układowi odpornościowemu trudniej jest je rozpoznać. O ile jednak nowotwory mogą się nauczyć ukrywać przed zwykłym układem odpornościowym, o tyle nie są w stanie uciec przed układem immunologicznym wytrenowanym przez zmodyfikowany genetycznie wirus pęcherzykowatego zapalenia jamy ustnej.
      Nikt nie wie, ile antygenów układ odpornościowy widzi na powierzchni komórek nowotworowych. Doprowadzając do ekspresji wszystkich białek w wysoce immunogennych wirusach, zwiększamy ich widoczność dla systemu odpornościowego - wyjaśnia dr Vile.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda są pierwszymi, którzy uzyskali system składający się z „zaprojektowanych elektronów“. Pozwala to na dobranie właściwości elektronów, a w przyszłości umożliwi stworzenie nowych typów materiałów.
      Sercem wszystkich dzisiejszych technologii jest zachowanie się elektronów w materiale. Teraz jesteśmy w stanie dobrać podstawowe właściwości elektronów tak, by zachowywały się one w sposób rzadko spotykany w zwykłych materiałach - mówi profesor Hari Manoharan.
      Pierwszym stworzonym w ten sposób materiałem jest struktura w kształcie plastra miodu, zainspirowana grafenem. Naukowcy nazwali ją „molekularnym grafenem“.
      Uczeni za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego umieszczali pojedyncze molekuły tlenku węgla na idealnie gładkiej powierzchni miedzi. Węgiel odpychał wolne elektrony z atomów miedzi i zmuszał je do utworzenia heksagonalnej struktury, w której miały właściwości podobne do elektronów w grafenie, czyli zachowywały się tak, jakby nie miały masy. Aby odpowiednio dobrać ich właściwości uczeni przesuwali molekuły CO, co zmieniało symetrie przepływu elektronów. W pewnych ustawieniach zachowywały się one tak, jakby były wystawione na działanie pola elektrycznego bądź magnetycznego. Inne ułożenie molekuł umożliwiało np. na precyzyjne dobranie gęstości elektronów na powierzchni. Możliwe było też wyznaczenie obszarów, na których elektrony zachowywały się tak, jakby posiadały masę. Jedną z najbardziej niesamowitych rzeczy, którą osiągnęliśmy jest spowodowanie, by elektrony zachowywały się tak, jakby znajdowały się w silnym polu magnetycznym, podczas gdy w rzeczywistości nie ma żadnego pola - stwierdza Manoharan. Dzięki teorii opracowanej przez współautora badań, którym jest Francisco Guinea z Hiszpanii, naukowcy byli w stanie obliczyć, jak ułożyć atomy węgla, by elektrony zachowywały się jak zostały poddane polu magnetycznemu do 60 tesli.
      To nowe pole do badań dla fizyki. Grafen molekularny to pierwsza z wielu możliwych struktur. Sądzimy, że nasze badania pozwolą na stworzenie nowych przydatnych w elektronice materiałów - mówi Manoharan.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      O grafenie piszemy od lat, a przed kilkunastoma miesiącami informowaliśmy o powstaniu grafanu. Teraz do rodziny dołączył trzeci jej członek - grafyn.
      Symulacje komputerowe przeprowadzone przez niemieckich uczonych wskazują na możliwość istnienia pojedynczej warstwy atomów węgla, które jednak nie muszą być ułożone w kształcie sześciokąta, a mogą przyjmować bardzo różne formy. Nowy materiał może być zatem znacznie bardziej elastyczny niż grafen.
      Jak pamiętamy, energia elektronów poruszających się w grafenie jest wprost proporcjonalna do momentu pędu. Gdy energie takich elektronów przedstawimy na trójwymiarowym wykresie otrzymamy stożek Diraca. Te unikatowe właściwości grafenu powodują, że elektrony zachowują się w nim tak, jakby nie miały masy, co pozwala im na poruszanie się z niezwykle dużą prędkością, a to może być bardzo pożądaną cechą np. w elektronice.
      Grafyn tym różni się od grafenu, który ma pojedyncze lub podwójne wiązania, iż tworzy podwójne i potrójne wiązania, a atomy węgla nie układają się heksagonalnie.
      Niemieccy uczeni, wśród nich chemik Andreas Görling z Uniwersytetu Erlangen-Nuremberg, prowadzili komputerowe symulacje trzech różnych wzorców, w jakie mogą układać się atomy węgla w grafynie i odkryli, że we wszystkich mamy do czynienia ze stożkiem Diraca. Jednak, co ważniejsze, okazało się, że jeden z badanych wzorów 6,6,12 grafyn, w którym atomy węgla charakteryzuje prostokątna symetria, przewodzi elektrony tylko w jednym kierunku. Taki materiał nie potrzebowałby domieszkowania innymi pierwiastkami, by wykazywać właściwości pożądane w elektronice.
      W przeszłości uzyskiwano już niewielkie skrawki grafynu. Teraz niemieckie badania dowiodły, że warto pracować nad tym materiałem i różnymi jego odmianami.
×
×
  • Create New...