l
  • Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Odkryto nowy sposób wyłączania genów u roślin

    20.11.2008. 23:44
    opublikowane przez:

    Biologowie z Washington University w St. Louis poczynili znaczny postęp w wyjaśnianiu mechanizmu dzięki któremu komórki roślinne wyciszają potencjalnie szkodliwe geny, donosi Science Daily.

    Zróżnicowana ekspresja genów wpływa na wzrost i rozwój organizmów. Na przykład, pomimo tego, że każda komórka w ludzkim organizmie posiada tą samą informację genetyczną, różne rejony DNA są aktywowane celem wytworzenia np. oka różniącego się znacznie od palca u nogi. Polimerazy RNA, enzymy odpowiedzialne za syntezę RNA na podstawie matrycy DNA, są kluczowymi ogniwami w determinowaniu tego, które geny są włączane, a które są wyłączane.

    Zespół kierowany przez Craiga Pikaarda, Ph.D.,profesora biologii w Arts & Science, WUSTL, poszukiwał roli dwóch specyficznych dla roślin polimeraz RNA od czasu odgrywania głównej roli w ich odkryciu w 2005 roku. W artykule opublikowanym 14 listopada w magazynie "Cell", Pikaard i jego koledzy wyjaśnili jak współpracują te polimerazy RNA w celu wykorzystania niekodującego regionu DNA aby przeciwdziałać destrukcji spowodowanej przez aktywację genów zaczerpniętych z wirusów.

    Pikaard sugeruje: ''bardzo interesujące jest wykorzystanie tego typu wyciszania w celu wyłączenia interesujących nas genów". Zrozumienie komórkowej maszynerii odpowiedzialnej za wyłączanie genów ma znaczący wpływ na terapię genową. Na przykład w procedurze tej terapii czasami używane są wektory retrowirusowe jako sposób na wprowadzenie żądanego genu celem zastąpienia funkcji osłabionej przez chorobę. Często gen ten, nazywany transgenicznym, przywraca brakującą funkcję na chwilę by później nieoczekiwanie się wyciszyć.

    ''Ulega on inaktywacji prawdopodobnie poprzez poniekąd identyczny mechanizm wyłączania kierowany przez RNA." - tłumaczy. ''Jeśli jesteś w stanie przeciwdziałać wyciszeniu genu transgenicznego lub jeśli możesz zdecydowanie wyłączyć coś co chcesz aby zostało inaktywowane, jest to świetną sprawą."

    Pikaard i jego zespół pracują nad transkrypcyjnym wyciszaniem genów. Fenomen ten jest często regulowany przez krótki interferujący RNA lub siRNA, który uczony z Uniwersytetu Cambridge, David Baulcombe, nazwał "czarną kwestią genetyki" (ang. "the dark matter of genetics").

    "Od drożdży po organizm ludzki, ten mały RNA może jakoś wyszczególniać modyfikacje DNA na drodze, która zapobiega w pierwszej kolejności transkrypcji" - powiedział Pikaard.

    Od czasu odkrycia tej specyficznej dla roślin polimerazy RNA, kilka lat temu, laboratorium Pikaarda zajmuje się badaniami mającymi na celu zrozumienie działania polimerazy IV i polimerazy V. W 2005 roku, Pikaard i jego współpracownicy opublikowali wyniki badań wskazujące na to, że główną funkcją polimerazy IV jest generowanie siRNA, tym samym to wyróżnia te polimerazy RNA jako potencjalne cząsteczki uczestniczące w wyciszaniu genów. Jakkolwiek, kiedy kolejne testy genetyczne zasugerowały konieczność działania polimerazy V w wyciszaniu genów, ale nie produkcji siRNA, Pikaard i jego współpracownicy podejrzewali, że polimeraza V i IV współpracują ze sobą, ale jednocześnie działają niezależnie od siebie.

    Więcej na ten temat, w J. Angielskim, można znaleźć pod poniższym adresem:
    http://www.sciencedaily.com/releases/2008/11/081117153200.htm

    Wszelkie uwagi i sugestie dotyczące artykułu proszę kierować na adres e-mail: mateusz.korycinski[at]servis.pl

    Czy wiesz że...? (beta)
    Białka wiążące DNA – szeroka klasa białek posiadających motywy strukturalne pozwalające im na wiązanie się do dwu- lub jednoniciowego DNA. Przykładem takich białek mogą być czynniki transkrypcyjne, których funkcją jest regulacja ekspresji genów oraz niektóre polimerazy zależne od kwasów nukleinowych, zaangażowane w replikację DNA i transkrypcję na mRNA. miRNA (mikroRNA) – jednoniciowe cząsteczki RNA o długości ok. 21-23 nukleotydów, regulujące ekspresję innych genów. miRNA kodowane są przez genom komórki, jak normalne geny, i transkrybowane przez RNA polimerazę II, tak samo, jak mRNA. Prekursorem są niewielkie RNA, o strukturze spinki do włosów, które ulegają obróbce podobnie do siRNA. Wchodzą w skład kompleksów rybonukleoproteinowych blokujących specyficznie translację mRNA i nadają im specyficzność. W odróżnieniu od siRNA, miRNA nie posiadają 100%-owej identyczności sekwencji do docelowego mRNA. miRNA są zaangażowane w negatywną regulację ekspresji genów podczas rozwoju; ocenia sie, ze biorą udział w regulacji 30% ludzkich genów. Są mediatorami mechanizmu interferencji z translacją mRNA (RNAi). Polimerazy (EC 2.7.7.6/7/19/48/49) – enzymy mające zdolność syntezy nici komplementarnej na matrycy pojedynczej nici kwasu nukleinowego. Polimerazy występują u wszystkich organizmów żywych.

    Integron – element genetyczny obecny w genomie bakterii zdolny do włączania dodatkowych genów w wyniku umiejscowionej rekombinacji. Nazwa może być stosowana zarówno do genu kodującego specyficzną miejscowo rekombinazę, jak i do struktury składającej się z genu integrazy wraz z kasetą genową, czyli przenoszonych genów oraz promotora transkrypcji, umożliwiającego ekspresję przeniesionych genów. Stwierdzono także istnienie integronów z kilkoma kasetami genów. Wyciszenie genów w skrócie PTGS. Zwane jest również interferencją RNA.Ważną rolę odgrywa w nim dwuniciowy RNA (dsRNA), który pocięty jest na krótkie odcinki, zwane siRNA (small interfering RNA).Odcinki te mają długość 20 – 25 nukleotydów oraz te są komplementarne do określonych fragmentów mRNA. Dwuniciowy fragment RNA musi być dłuższy niż 200 nukleotydów. Następnie fragmenty RNA – siRNA, które w komórce zostały pocięte przez enzym Dicer łączą się w kompleksy z komponentami białkowymi i tworzą kompleks wyciszający RISC. Kolejnym etapem jest połączenie nici siRNA z fragmentem mRNA, dzieje się to dzięki reakcjom między między nukleotydami siRNA a mRNA. Dochodzi do degradacji mRNA i jego rozpadu, a tym samym wyciszenia genu. Zjawisko interferencji zostało odkryte niedawno, jednak jest powszechnie wykorzystywane.

    In situ RT-PCR (Reverse Transcription) – zmodyfikowana wersja reakcji PCR, w której mRNA zostaje przepisane na cDNA za pomocą enzymu odwrotnej transkryptazy, następnie cDNA jest powielane przy użyciu starterów i z udziałem polimerazy. Reakcja in situ PCR jest techniką pozwalającą na przeprowadzenie reakcji w tkance bez naruszania jej struktury np. na preparacie mikroskopowym. Poziomy transfer genów, horyzontalny transfer genów (HTG), lateralny transfer genów (LTG) - zjawisko przechodzenie genów między organizmami różnych gatunków, najczęściej pozostającymi ze sobą w ścisłej relacji ekologicznej. Zjawisko jest odpowiedzialne za istnienie 10-20% genów w komórkach prokariotycznych i takie krytyczne dla ewolucji cechy jak oporność na antybiotyki, wirulencja, zdolność przeprowadzania fotosyntezy oraz asymilacji azotu atmosferycznego. W komórkach eukariotycznych proces zachodzi rzadziej, jednak prawdopodobnie był powszechny w początkowym etapie ewolucji eukariontów. Geny, będące wynikiem HGT, w tej domenie stanowią poniżej 1%.

    Promotor – odcinek DNA, położony zazwyczaj powyżej sekwencji kodującej genu, który zawiera sekwencje rozpoznawane przez polimerazę RNA zależną od DNA. Po połączeniu się polimerazy RNA z promotorem rozpoczyna się transkrypcja (proces przepisywania informacji genetycznej z DNA na RNA). Promotory eukariotyczne zawierają także sekwencje rozpoznawane przez czynniki transkrypcyjne, które wiążąc się z DNA umożliwiają związanie się polimerazy RNA z nicią DNA i rozpoczęcie transkrypcji. Promotor może mieć długość od kilkudziesięciu do kilkuset nukleotydów. 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.

    Syntenia – występowanie loci co najmniej dwóch genów na jednym chromosomie niezależnie od tego, czy są ze sobą sprzężone (tj. o częstości rekombinacji poniżej 50%) lub rozchodzą się niezależnie, czy też nie. Termin „syntenia” (ang. synteny) został wprowadzony w 1971 roku przez Johna Renwicka. W języku greckim oznacza „ta sama nić” (lub „taśma”). Konieczność jego wprowadzenia wynikła z nowych wówczas metod mapowania genów przy użyciu somatycznych hybryd komórkowych.

    Białka fuzyjne (białka chimeryczne) – białka powstające z połączenia 2 lub większej liczby genów, które pierwotnie były odpowiedzialne za produkcję niezależnych białek. Produktem genu fuzyjnego jest białko (polipeptyd), którego funkcja jest w pewnym stopniu pochodną funkcji białek kodowanych przez geny wchodzące w skład takiego połączenia.

    Dodano: 20.11.2008. 23:44  


    Najnowsze

    tt