• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Podział komórkowy uwieczniony na taśmie filmowej

    07.04.2010. 17:12
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    W ramach badań finansowanych przez UE naukowcy nagrali prawie 200 000 filmów przedstawiających ludzkie geny biorące udział w szeregu procesów, między innymi w jednym z najważniejszych procesów życiowych: podziale komórkowym. Szczegółowe informacje na temat tych przełomowych badań zostały opublikowane w czasopiśmie Nature.

    Projekt MITOCHECK (Regulacja mitozy za pomocą fosforylacji z punku widzenia genomiki funkcjonalnej, proteomiki oraz biochemii) w obszarze "nauk przyrodniczych, genomiki i biotechnologii z punktu widzenia zdrowia" Szóstego Programu Ramowego (6PR) został sfinansowany kwotą 8,58 mln euro.

    Materiał filmowy został zarejestrowany przez partnerów konsorcjum, w skład którego weszło 10 podmiotów, m.in. niemieckie Europejskie Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL). Dzięki temu naukowcy zidentyfikowali setki genów biorących udział w procesie mitozy (będącego najczęstszą formą podziału komórkowego u ludzi).

    "Bez mitozy nie następują procesy życiowe, natomiast nieprawidłowy przebieg mitozy wywołuje nieprawidłowości, takie jak nowotwory", wyjaśnił dr Jan Ellenberg z instytutu EMBL.

    Ludzkie komórki posiadają 22 000 genów. W celu odkrycia, które z nich są powiązane z procesem mitozy, zespół badawczy wykorzystał zjawisko interferencji kwasu RNA (rybonukleinowego), aby wyciszyć (dezaktywować) poszczególne geny, a następnie umieścić je pojedynczo w innych komórkach. Komórki zostały sfilmowane w trakcie obserwacji mikroskopowej trwającej 48 godzin, co umożliwiło otrzymanie dziesiątek tysięcy poklatkowych filmów przedstawiających przebieg mitozy.

    Ogromna ilość materiału filmowego została poddana obróbce za pomocą nowego programu komputerowego napisanego specjalnie na potrzeby projektu. W ten sposób naukowcom udało się stwierdzić, że blisko 600 z 22 000 genów odgrywa rolę w procesie mitozy.

    Kolejnym krokiem naukowców będzie zbadanie działania tych 600 genów na poziomie cząsteczkowym. W ramach następczego projektu MITOSYS sfinansowanego ze środków Siódmego Programu Ramowego (FP7) naukowcy przeprowadzą badania oddziaływania tych genów na zdrowe komórki oraz niektóre komórki nowotworowe. Być może dzięki tym badaniom uda się zidentyfikować markery, które ułatwią diagnozowanie oraz umożliwią skuteczniejsze terapie.

    Konsorcjum MITOCHECK bezpłatnie udostępniło w Internecie cały zgromadzony w ramach badania materiał filmowy oraz analizy. Dane otrzymane w trakcie dalszych badań zostaną udostępnione w ten sam sposób.

    "W wyniku projektu społeczność naukowa uzyskała bardzo bogate zasoby", powiedział dr Ellenberg. "Naukowcy mogą odwiedzić witrynę, wprowadzić nazwę ulubionego genu i sprawdzić następstwa jego wyciszenia. Mogą także otrzymać informacje o innych genach o podobnym działaniu. Wystarczy kilka kliknięć myszką zamiast miesięcy lub lat poświęconych na pracę w laboratorium!"

    Opracowana w ramach projektu nowa metodologia wyciszania genów została już wykorzystana kilka razy przez społeczność naukową. "W rok po opracowaniu mikromacierze siRNA są wykorzystywane przez ponad 10 zespołów badawczych z całej Europy", wyjaśnił dr Rainer Pepperkok z instytutu EMBL.

    W czasopiśmie Science opublikowano też wyniki prowadzonego równolegle przez ten sam zespół badawczy badania w zakresie białek kodowanych przez 600 genów.

    Za: CORDIS

    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. 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). 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.

    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. 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%.

    Chromosom 5 – jeden z 23 parzystych chromosomów człowieka. DNA chromosomu 5 liczy około 181 milionów par nukleotydów, co stanowi około 6% materiału genetycznego ludzkiej komórki. Chromosom 5 jest jednym z największych ludzkich chromosomów, ale stosunkowo mało genów ma swoje locus na tym chromosomie; chromosom 5 ma więc niską tzw. gęstość genów. Ma to swój wyraz w dużej liczbie niekodujących i powtarzających się sekwencji. Liczbę genów chromosomu 5 szacuje się na 900-1 300. 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.

    Remodeling chromatyny nazywany także rearanżacją chromatyny stanowi proces polegający na zmianie struktury chromatyny przy pomocy określonych kompleksów białkowych, którego celem jest regulacja ekspresji genów poprzez zmianę dostępności chromatyny dla czynników transkrypcyjnych. Pierwsze białka zdolne do remodelowania struktury przestrzennej chromatyny zostały odkryte na początku lat 90. XX wieku. Do chwili obecnej udało się dość dobrze zbadać budowę i mechanizm działania niektórych czynników białkowych biorących udział w tym procesie. 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.

    Dodano: 07.04.2010. 17:12  


    Najnowsze