• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Odkrywanie genetycznej tajemnicy

    06.02.2012. 17:37
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Europejski zespół naukowców odkrył, w jaki sposób komórki precyzyjnie dziedziczą informacje, które nie są zawarte w ich genach. Badania, zaprezentowane w czasopiśmie Developmental Cell, zostały dofinansowane z projektu EPICENTROMERE (Ustalanie mechanizmu epigenetycznego propagacji centromerów), który otrzymał międzynarodowy grant reintegracyjny w ramach Działań Marie Curie o wartości 100.000 EUR z budżetu Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE. Wypracowane wyniki pomagają w odkrywaniu tajemnicy procesów biologicznych w genach i komórkach, a zwłaszcza w podziale komórek.

    Podczas gdy 10 trylionów komórek organizmu dorosłego człowieka jest genetycznie identycznych, to rozwijają się one w odrębne typy, m.in. w komórki nerwowe oraz komórki skóry czy mięśni. Ta wyróżniająca cecha jest następstwem aktywacji pewnych genów i hamowania innych. Wyspecjalizowane komórki potrafią zachować w pamięci swoją jednostkową tożsamość poprzez zapamiętanie, które geny powinny być aktywne a które nie, nawet w czasie kopiowania siebie samych.

    Naukowcy pracujący pod kierunkiem Larsa Jansena z Instituto Gulbenkian de Ci?ncia (IGC) w Portugalii twierdzą, że chociaż ten typ pamięci nie jest zapisany bezpośrednio w kwasie dezoksyrybonukleinowym (DNA), to jest dziedziczny. Tymczasem inne niż genetyczne czy "epigenetyczne" instrukcje są zazwyczaj zawarte w białkach i regulują zarówno geny, jak i układ chromosomów.

    Zespół odkrył, jak jeden z tych epigenetycznych centrów organizacyjnych jest przekazywany z komórek macierzystych do potomnych. Odkrycia mogą pomóc naukowcom w ustaleniu, w jaki sposób usterka w procesie podziału komórek może wywołać nowotwór.

    Naukowcy stawiają w centrum uwagi centromer - strukturę białkową każdego chromosomu, która łączy go ze szkieletem komórki (cytoszkieletem) w czasie podziału komórek. Skutecznie zapewnia ona otrzymanie przez każdą komórkę potomną jednego zestawu nowych chromosomów. Naukowcy podkreślają wagę prawidłowego funkcjonowania centromerów. Kiedy proces nie przebiega idealnie tak jak trzeba, komórki mogą otrzymać nieprawidłową liczbę genów, co z kolei prowadzi do pojawienia się komórek nowotworowych.

    "W czasie podziału, komórki przygotowują dokładnie dwie kopie wszystkich genów, które mają zostać przekazane dokładnie dwóm komórkom" - wyjaśnia autorka naczelna Mariana Silva, doktorantka z laboratorium dr Jansena. "To samo musi się stać w przypadku informacji innych niż genetyczne. Ale w jaki sposób komórka kopiuje strukturę białkową? A także, jak zapewnia wykonanie prawidłowej liczby kopii? Pytania te wciąż pozostają dla naukowców otwarte. Skupiamy nasze wysiłki na centromerach, ponieważ znamy kluczowe białko odpowiedzialne za to epigenetyczne zachowanie."

    Białko, nazywane przez naukowców CENP-A, utrzymuje "pamięć molekularną" centromeru, zapewniając jej dziedziczenie. W ramach wcześniejszych badań dr Jansen wraz z kolegami odkrył, że duplikacja DNA przez komórki następuje przed mitozą, natomiast duplikacja centromeru, kierowana przez białko CENP-A, ma miejsce dopiero po mitozie. Ale nikt nie wiedział, co jest czynnikiem wywołującym duplikację ani w jaki sposób jest zapewniana jest dokładność... aż do tej pory.

    W toku ostatnich badań naukowcy stwierdzili, że ten sam mechanizm sterujący rozpoznanym procesem duplikacji DNA zarządza również duplikacją CENP-A. Mechanizm działa jak zegar molekularny, posuwając naprzód, jeden po drugim, rozmaite etapy cyklu komórkowego.

    Wypowiadając się na temat wyników dr Jansen stwierdził: "Odkryliśmy niezwykle prosty, uporządkowany mechanizm, dzięki któremu komórka łączy duplikację DNA, podział komórki i gromadzenie centromerów. Wykorzystując ten sam mechanizm (Cdks) do wszystkich tych kroków, ale w przeciwnych kierunkach, komórka zapewnia sobie wykonanie prawidłowej liczby genów i centromerów poprzez przydzielenie każdemu odpowiedniego czasu. Realizacja tych decydujących procesów w różnym czasie może mieć istotne znaczenie dla uniknięcia błędów w jednym lub drugim. Poznanie tych ogólnych zasad dziedziczenia epigenetycznego ma zasadnicze znaczenie dla zrozumienia regulacji genów, organizacji genomu i szerokiego zakresu chorób, które mogą być następstwem błędów w tych mechanizmach."

    Wkład w badania wnieśli naukowcy z Wlk. Brytanii i USA.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Komórki iPS (ang. iPSC – induced pluripotent stem cells) – rodzaj pluripotencjalnych komórek macierzystych, które zostały sztucznie otrzymane z nie-pluripotentnych komórek (przeważnie komórek somatycznych dorosłego człowieka) przez wymuszenie ekspresji odpowiednich genów w tych komórkach. Wiropeksja to sposób wirusów wnikania do komórki. Polega on na wykorzystaniu naturalnych mechanizmów komórki. W przypadku wirusa, kiedy przyłącza się on do komórki, ta "wyczuwając" znane jej białko wpuszcza agresora do cytoplazmy, dzięki czemu wirus może zaaplikować się w jej wnętrzu. Wirus ma białko takie samo jak komórka tylko na "wystających nitkach". To dzięki nim może wniknąć do środka komórki. Gdy owe "niteczki" zostaną na powierzchni komórki, w jej środku rozpoznawalne zaczyna być obce białko, które komórka niszczy. W ten sposób wirus "wpuszcza" do jądra komórkowego swój materiał genetyczny, który może się ulotnić z niszczonego przez komórkę kapsydu. Jądro komórkowe, nukleus - otoczone błoną organellum obecne we wszystkich komórkach eukariotycznych, z wyjątkiem tych, które wtórnie je utraciły w trakcie różnicowania, np. dojrzałe erytrocyty ssaków. Zawiera większość materiału genetycznego komórki, zorganizowanego w postaci wielu pojedynczych, długich nici DNA związanych z dużą ilością białek, głównie histonowych, które razem tworzą chromosomy. Geny zlokalizowane w chromosomach stanowią genom komórki. Funkcją jądra komórkowego jest przechowywanie i powielanie informacji genetycznej oraz kontrolowanie czynności komórki, poprzez regulowanie ekspresji genów. Główne struktury, które obecne są w budowie jądra komórkowego to błona jądrowa, podwójna membrana otaczająca całe organellum i oddzielająca je od cytoplazmy oraz blaszka jądrowa, sieć delikatnych włókienek białkowych utworzonych przez laminy, stanowiących rusztowanie dla jądra i nadających mu wytrzymałość mechaniczną. Błona jądrowa jest nieprzepuszczalna dla większości cząsteczek, dlatego obecne są w niej pory jądrowe. Są to kanały przechodzące przez obie błony, umożliwiające transport jonów i innych cząstek. Transport większych cząstek, takich jak białka, jest ściśle kontrolowany i zachodzi na zasadzie transportu aktywnego, kontrolowanego przez białka transportowe. Transport jądrowy jest kluczowy dla funkcjonowania komórki, ponieważ przemieszczanie cząstek poprzez błonę jądrową wymagane jest zarówno przy zarządzaniu ekspresją genów oraz utrzymywaniu chromosomów.

    Nowotwór (łac. neoplasma, skrót npl – z greckiego neoplasia) – grupa chorób, w których komórki organizmu dzielą się w sposób niekontrolowany przez organizm, a nowo powstałe komórki nowotworowe nie różnicują się w typowe komórki tkanki. Utrata kontroli nad podziałami jest związana z mutacjami genów kodujących białka uczestniczące w cyklu komórkowym: protoonkogenów i antyonkogenów. Mutacje te powodują, że komórka wcale lub niewłaściwie reaguje na sygnały z organizmu. Powstanie nowotworu złośliwego wymaga kilku mutacji, stąd długi, ale najczęściej bezobjawowy okres rozwoju choroby. U osób z rodzinną skłonnością do nowotworów część tych mutacji jest dziedziczona. Definicja intuicyjna:
    Automat komórkowy to system składający się z pojedynczych komórek, znajdujących się obok siebie. Ich układ przypomina szachownicę lub planszę do gry. Każda z komórek może przyjąć jeden ze stanów, przy czym liczba stanów jest skończona, ale dowolnie duża. Stan komórki zmieniany jest synchronicznie zgodnie z regułami mówiącymi, w jaki sposób nowy stan komórki zależy od jej obecnego stanu i stanu jej sąsiadów.

    Mitoza – proces podziału pośredniego jądra komórkowego, któremu towarzyszy precyzyjne rozdzielenie chromosomów do dwóch komórek potomnych. W jego wyniku powstają komórki, które dysponują materiałem genetycznie identycznym z komórką macierzystą. Jest to najważniejsza z różnic między mitozą a mejozą. Mitoza zachodzi w komórkach somatycznych zwierząt oraz w komórkach somatycznych i generatywnych roślin. Mikrotubula (microtubuli cellulares) – włóknista rurkowata sztywna struktura o średnicy 20 – 27 nm, powstająca w wyniku polimeryzacji białka tubuliny. Mikrotubule wraz z innymi strukturami pełnią funkcję cytoszkieletu nadając komórce kształt, a nawet przyczyniając się do jego zmiany. Biorą udział w transporcie wewnątrzkomórkowym stanowiąc szlak, po którym przemieszczają się białka motoryczne, biorą udział w czasie podziału komórki tworząc wrzeciono kariokinetyczne, które rozdziela chromosomy do komórek potomnych. Mikrotubule mogą również tworzyć stałe struktury, takie jak rzęski lub wici, umożliwiające ruch komórki.

    Komórka inicjalna – jest to występująca u roślin komórka pozostająca stale zdolna do podziału, stale zachowuje charakter merystemtyczny. W wyniku podziału komórki inicjalnej powstają dwie komórki. Jedna z nich, w toku dalszych podziałów, wytwarza komórki potomne, które przekształcają się następnie w tkanki stałe. Druga pozostaje komórką inicjalną, zdolną do kolejnych podziałów.

    Dodano: 06.02.2012. 17:37  


    Najnowsze