• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy zidentyfikowali geny antyzamarzania

    23.07.2009. 15:11
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Naukowcy, których badania są finansowane ze środków unijnych, zidentyfikowali geny, które umożliwiają skoczogonkom arktycznym (Megaphorura arctica) przetrwanie w temperaturze nawet -14°C. Badania, których wyniki opublikowano w czasopiśmie BMC Genomics, zostały w części sfinansowane z projektu SLEEPING BEAUTY (Uśpienie komórek i strategie organizmów w przetrwaniu i zachowaniu gatunku), który pozyskał fundusze z tematu "Nowe i pojawiające się nauki i technologie" (NEST) Szóstego Programu Ramowego (6PR).

    "To pierwsze tak dogłębne badania molekularne mechanizmów przetrwania w niskich temperaturach obecnych u tych gatunków" - zauważa Melody Clark z British Antarctic Survey, naczelna autorka artykułu. "Takie informacje są interesujące nie tylko dla ekologów, ale również dla kriobiologii medycznej."

    Wiele gatunków skoczogonków jest w stanie przetrwać w niskich temperaturach - większości z nich udaje się to dzięki stosowaniu techniki "unikania mrozu", podczas gdy inne wykorzystują odporność na mróz. Niemniej skoczogonek arktyczny - Megaphorura arctica - wykorzystuje jeszcze inną, rzadszą technikę zwaną dehydratacją krioochronną. Wraz ze spadkiem temperatury te malutkie stworzenia odwaniają się, przybierając wygląd pomarszczonych łusek.

    Kiedy pogoda łagodnieje, skoczogonki ponownie nawadniają się i powracają do zwykłego życia.

    W ramach ostatnich badań naukowcy z British Antarctic Survey oraz Uniwersytetu w Nowym Sadzie, Serbia, połączyli siły, aby zidentyfikować geny kontrolujące proces dehydratacji i rehydratacji.

    Przeprowadzone przez nich analizy pokazały, że wraz ze spadkiem temperatury aktywuje się wiele genów, w tym geny kontrolujące wytwarzanie naturalnego antyzamarzacza zwanego trehalozą, jak również te biorące udział w przebudowie tkanek i komórek.

    Kiedy temperatura rośnie i skoczogonki dochodzą do siebie, następuje aktywacja genów zaangażowanych w wytwarzanie energii, naprawę tkanek i podział komórek. Odkrycia mogą mieć istotne znaczenie dla osób pracujących nad technikami długoterminowej konserwacji komórek i tkanek w niskich temperaturach.

    "To część większego projektu europejskiego o nazwie SLEEPING BEAUTY, który bada, w jaki sposób różne zwierzęta są w stanie przetrwać odwodnienie" - mówi dr Clark. "Zrozumienie, w jaki sposób zwierzęta są w stanie przetrwać w skrajnie zimnym środowisku, przyniesie miejmy nadzieję nowe rozwiązania w badaniach medycznych i konserwacji tkanek na potrzeby transplantacji."

    Źródło: CORDIS

    Więcej informacji:

    BMC Genomics:
    http://www.biomedcentral.com/bmcgenomics/

    British Antarctic Survey:
    http://www.antarctica.ac.uk/

    Źródło danych: BMC Genomics
    Referencje dokumentu: Clark, M.S. et al. (2009) Surviving the cold molecular analyses of insect cryoprotective dehydration in the Arctic springtail Megaphorura arctica (Tullberg). BMC Genomics 10:328. DOI:10.1186/1471-2164-10-328.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Geny kodujące białka mechanizmów naprawy DNA człowieka: DNA komórki jest stale narażone na czynniki uszkadzające. Sprawnie działające mechanizmy naprawy DNA funkcjonują w komórkach organizmów zarówno prokariotycznych jak i eukariotycznych. Badania genomu ludzkiego pozwoliły zidentyfikować szereg genów kodujących białka biorące udział w różnorodnych mechanizmach naprawy DNA. Poznano dotąd ponad 130 genów o takiej, udowodnionej lub prawdopodobnej, funkcji. Nowe geny naprawy DNA są ciągle odkrywane dzięki badaniom porównawczym sekwencji genów człowieka i homologów tych genów u organizmów modelowych, takich jak E. coli i S. cerevisiae. Badania te mają znaczenie dla medycyny, ponieważ do tej pory zidentyfikowano już kilkanaście chorób, w których patogenezie mają udział niesprawne mechanizmy naprawy DNA. Halley Research Station – brytyjska całoroczna stacja polarna znajdująca się na Lodowcu Szelfowym Brunta na Morzu Weddella, u wybrzeża Ziemi Coatsów, zarządzana przez British Antarctic Survey. Współcześnie istniejąca stacja Halley VI ma modułową konstrukcję; jest to pierwsza na świecie stacja badawcza, mająca możliwość przemieszczania się po powierzchni lodowca. British Antarctic Survey (BAS) – brytyjska rządowa organizacja naukowa, odpowiadająca za badania kontynentu Antarktydy i wysp Antarktyki. Jest częścią Rady Badań Środowiska Naturalnego (Natural Environment Research Council, NERC).

    Signy Research Station – brytyjska letnia stacja polarna położona na wyspie Signy w archipelagu Orkadów Południowych, zarządzana przez British Antarctic Survey. Signy jest drugą stacją założoną na Orkadach Południowych, po argentyńskiej stacji Orcadas. Chionofile - gatunki należące do fauny naśnieżnej, przystosowane do przebywania w niskich temperaturach, typowych dla strefy podbiegunowej. Pojawiają się w zimie, ale występują także w innych porach roku, są one odporne na mróz, ale nie wykształciły morfologicznych lub fizjologicznych przystosowań do życia w niskich temperaturach. Wiele chionofili to relikty polodowcowe.

    Geny R, geny odporności – grupa genów obecnych w genomie roślin odpowiedzialnych za przekazywanie dziedzicznej odporności na patogeny. Każdy z genów R zapewnia roślinom całkowitą odporność na konkretny patotyp patogenu. Produkt genu R wchodzi w reakcję pośrednią lub bezpośrednią z produktem genu awirulencji (gen avr) obecnego w genomie organizmu atakującego rośliny. Ten mechanizm obronny określany jest jako odporność "gen na gen". Efektem reakcji między produktem genu R a produktem genu avr jest reakcja nadwrażliwości, obumarcie zainfekowanego fragmentu tkanek i uniemożliwienie patogenowi dalszego rozprzestrzeniania. Gen selekcyjny, gen markerowy – gen, którego produkt pozwala na oddzielenie transformowanych komórek od tych, które nie uległy transfekcji. Wyróżniane są pozytywne geny selekcyjne,których obecność w komórce pobudza wzrost tkanej oraz negatywne geny selekcyjne, których obecność prowadzi do śmierci transformowanej tkanki.

    Kriogenika (gr. krios – zimno, genos – ród) – dziedzina nauki (fizyki i techniki) zajmująca się badaniem i wykorzystaniem właściwości ciał w niskich temperaturach, uzyskiwaniem i mierzeniem niskich temperatur. Temperatury te nie są ściśle zdefiniowane, zwykle przyjmuje się jako graniczne temperatury niższe od −150 °C (123 K). Barwienie przyżyciowe – barwienie żywych komórek, lub tkanek barwnikami, które nie są dla nich toksyczne. Barwienie to umożliwia badanie struktury żywych komórek oraz obserwację dynamicznych procesów w nich zachodzących, unikając zaburzeń spowodowanych śmiercią komórek i procesami po niej następującymi.

    Geny homeotyczne, geny homeoboksowe (ang. homeobox genes, z gr. ηομεος = podobny) – grupa genów kontrolujących rozwój morfologiczny poszczególnych części ciała w początkowych stadiach rozwoju zarodkowego, zarówno u bezkręgowców jak i kręgowców. Mutacje w obrębie tych genów zazwyczaj nie wpływają negatywnie na układ segmentów ciała, ale prowadzą do stanu określanego mianem homeosis, w którym określony segment zostaje zastąpiony przez inny. Wynika to z tego, że w przypadku takiej mutacji niektóre komórki otrzymały w czasie rozwoju zarodka błędną informację pozycyjną i dlatego zachowują się w niewłaściwy dla siebie sposób. Geny homeotyczne niższych bezkręgowców oznacza się HOM, u wtóroustych – Hox, a u człowieka – HOX.

    Chromosomy B (chromosomy nadliczkowe, chromosomy dodatkowe) - chromosomy występujące u niektórych, ale nie wszystkich osobników należących do jednego gatunku. Liczba tych chromosomów nie jest stała, różnice w ich liczbie mogą dotyczyć nie tylko populacji czy osobników ale także tkanek i poszczególnych komórek organizmu, choć niektóre z nich zawierają geny. Nie wiadomo czy są one aktywne, mimo to obserwuje się ich wpływ na fenotyp, np. u roślin ich obecności może towarzyszyć zmniejszona żywotność. Prawdopodobnie powstają przez fragmentację normalnych chromosomów, zachodzącą wskutek zaburzeń podziałów komórkowych i łatwo ulegają eliminacji podczas kolejnych podziałów komórkowych.

    Pluripotencja (pluripotencjalność) jest zdolnością pojedynczej komórki do zróżnicowania się w dowolny typ komórek somatycznych poza komórkami trofoblastu, które w późniejszych stadiach rozwoju tworzą łożysko. Z pluripotencjalnych komórek macierzystych pochodzących z najwcześniejszego stadium zarodka – 5-dniowej blastocysty biorą początek komórki wszystkich tkanek i narządów. Zaledwie 30-35 tych komórek, z których składa się węzeł zarodkowy blastocysty "gromadzi" instrukcje dla 100 bilionów (10) komórek tworzących ludzki organizm. Geny plejotropowe (geny polifeniczne) – geny odpowiadające za ujawnienie się co najmniej dwóch różnych, pozornie nie powiązanych ze sobą, cech organizmu. Efekt działania genów plejotropowych określa jako plejotropię.

    Mutacja heterochroniczna - mutacja w obrębie genu kontrolującego rozwój zarodkowy powodująca, że pewne grupy komórek zachowują się w sposób typowy dla innego stadium rozwojowego danego organizmu. Można się tutaj dopatrzyć pewnej analogii z mutacją homeotyczną; jednakże w przypadku mutacji homeotycznej mamy do czynienia ze zmianą wartości pozycyjnej komórki natomiast w przypadku mutacji heterochronicznej dochodzi do zaburzenia czegoś co można by nazwać "wartością czasową" komórki w odniesieniu do procesów programu rozwojowego w który zaangażowana jest komórka bądź ich grupa. Dosyć dobrze zbadane są tego typu mutanty u nicienia Caenorhabditis elegans będącego jednym z organizmów modelowych w biologii rozwoju. Zazwyczaj geny, których zmiany objawiają się w taki sposób, kodują białka wpływające na zachowanie się komórek podczas ontogenezy. Odporność roślin na niską temperaturę – zdolność roślin do przetrwania w warunkach niskich temperatura. Przez niskie temperatury w fizjologii roślin rozumie się zakres 12 °C do –70 °C, a nawet niższych.

    Ultramikrobakterie – bakterie, które są znacznie mniejsze od typowych komórek bakteryjnych. Ich średnica waha się w granicach 0,2–0,3 μm. Termin ten został po raz pierwszy użyty w roku 1981 w odniesieniu do występujących w morskiej wodzie ziarenkowców, których średnica była mniejsza niż 0,3 μm. Organizmy te zostały również odnalezione w glebie. Była to mieszanina gatunków zarówno Gram-dodatnich, jak i ujemnych. Wiele, jeśli nie wszystkie, z tych bakterii to uśpione formy większych komórek. Pozwalają one przetrwać w niesprzyjających warunkach środowiska. W tym stanie spoczynku komórki bakteryjne spowalniają swój metabolizm, wstrzymują wzrost i stabilizują DNA, tworząc uśpione, nierosnące komórki, które mogą pozostać żywe przez wiele lat. Takie „formy głodowe” są prawdopodobnie najbardziej typowymi ultramikrobakteriami w wodzie morskiej. Dishevelled – rodzina białek komórek eukariotycznych, do której należą białka zaangażowane w alternatywne szlaki sygnalizacyjne Wnt. Dsh należą do cytoplazmatycznych fosfoprotein działających bezpośrednio na receptory frizzled. Wydaje się, że białka rodziny dishevelled regulują istotne procesy zarówno w zarodku jak i u dorosłych organizmów, wpływając na różnicowanie komórek, ich polarność i nawet na zachowanie społeczne organizmów. Znane są trzy geny kodujące białka rodziny dishevelled:

    Terapia komórkowa - rozwijająca się w medycynie gałąź terapii, polegająca na wykorzystaniu ludzkich komórek do regeneracji uszkodzonych tkanek lub narządów pacjenta. Komórki te mogą pochodzić z tego samego pacjenta, lub od dawcy. Metoda ta różni się od przeszczepów tym, że korzysta się w niej nie z całych narządów lub tkanek, ale z wyizolowanych, oczyszczonych i czasem zmodyfikowanych komórek. Do terapii komórkowej często stosuje się komórki macierzyste lub progenitorowe, które posiadają wewnętrzny potencjał regeneracji uszkodzonych tkanek. Przykładowo, ostatnio pojawia się coraz więcej doniesień o skutecznym wykorzystaniu komórek macierzystych pochodzących ze szpiku kostnego do regeneracji mięśnia sercowego po zawale.

    Dodano: 23.07.2009. 15:11  


    Najnowsze