• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Wyniki badań pokazują, że trzy białka E. coli decydują o przetrwaniu

    15.07.2009. 15:11
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Naukowcy z Kanady, USA i Wlk. Brytanii po raz pierwszy odkryli powiązanie między trzema białkami Escherichia coli (E. coli), które są niezbędne do przetrwania bakterii. Odkrycia te mają również duże znaczenie dla badań istotnych procesów dotyczących człowieka, gdyż jeden z genów występuje także w genomie człowieka. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Journal of Bacteriology.

    "Mimo iż rodzaj i dokładna liczba istotnych genów przypuszczalnie zmieniają się w przypadku różnych gatunków bakterii, staje się jasne, że istnieje podstawowy zestaw genów niezbędnych do zapewnienia zdolności do życia prawdopodobnie większości bakterii" - czytamy w artykule.

    Naukowcy sprawdzili znaczenie trzech genów "zakonserwowanych" w genomie E. coli: yjeE, yeaZ oraz ygjD, które były obecne w bakterii w ciągu całego procesu jej ewolucji. Dzięki połączeniu podejścia genetycznego i biochemicznego do badania produktów białkowych tych genów (YjeE, YeaZ i YgjD) odkryto, że te trzy białka tworzą rzeczywiście "sieć interakcyjną" i biorą udział w tym samym, podstawowym procesie komórkowym.

    "Dokładne funkcje trzech, badanych przez nas, kluczowych białek komórkowych były jak dotąd owiane tajemnicą" - napisano w artykule. "Jednakże nie ma wątpliwości, że utrata któregokolwiek z tych trzech białek powoduje zdumiewające zmiany w morfologii E. coli."

    Co więcej, badania odkryły, że "główną, jeżeli nie jedyną, rolą YjeE oraz YeaZ jest regulacja aktywności YgjD". Obserwacje naukowców pokazały, że działanie YeaZ polega konkretnie na rozkładzie YgjD oraz wskazują, że "jedną z głównych funkcji YjeE jest kontrolowanie bądź regulowanie interakcji między YeaZ a YgjD".

    Gen ygjD zaobserwowano również w genomach innych form życia niż bakterie, w tym także u człowieka. Decydująca rola, jaką odgrywa ten gen w przetrwaniu E. coli skierowała uwagę na jego potencjalną rolę w rozwoju człowieka.

    "Odkrycie, że geny te mają zasadnicze znaczenie dla E. coli oraz, że występują w genomach innych gatunków, wskazuje na ich rzeczywiście ogromne znaczenie" - mówi Tracy Palmer z Uniwersytetu Dundee w Wlk. Brytanii. "Jeden z tych genów został również odkryty w genomie człowieka, co sprawia, że staje się on szczególnie interesujący. Niemniej tajemnicą pozostaje, co one dokładnie robią - ale cokolwiek to jest, musi być rzeczywiście ważne."

    Wyniki niektórych doświadczeń przeprowadzanych w ramach badań wskazują, że yjeE, yeaZ oraz ygjD wpływają na sposób reakcji komórek E. coli na różne komunikaty informujące je, kiedy mają się dzielić - powiedział profesor Palmer. "Jeżeli to samo robią w przypadku człowieka, wówczas problemy z tymi genami mogą z łatwością doprowadzić do zaburzeń rozwojowych czy raka" - wyjaśnia.

    Wyniki badań również pomagają w wyjaśnieniu, dlaczego te trzy białka są zakodowane w genomach niemal wszystkich bakterii oraz dlaczego mają decydujące znaczenie dla rozwoju, jako że wszystkie wchodzą w interakcje na tej samej ścieżce komórkowej. Autorzy mają nadzieję, że kolejne badania przyniosą dalsze informacje na temat konkretnych procesów komórkowych kontrolowanych przez te trzy białka.

    "Te badania są dobrym przykładem na to, że sekwencja genomu otwiera wiele możliwych dróg dociekań" - zauważa Douglas Kell z brytyjskiej Rady Badań Biologicznych i Biotechnologicznych, która sfinansowała projekt. "Nie pozostawiają również wątpliwości co do wartości zorganizowanego podejścia do poznawania i wykorzystania informacji o genomie. Badania skoncentrowane na optymalizacji wykorzystania sekwencji genomu z pewnością przyspieszą odkrycie informacji o znaczeniu gospodarczym i społecznym."

    Źródło: CORDIS

    Więcej informacji:

    Journal of Bacteriology:
    http://jb.asm.org

    Rada Badań Biologicznych i Biotechnologicznych (BBSRC):
    http://www.bbsrc.ac.uk

    Źródło danych: Rada Badań Biologicznych i Biotechnologicznych (BBSRC); Journal of Bacteriology
    Referencje dokumentu: Handford J.I., et al. (2009) Conserved Network of Proteins Essential for Bacterial Viability. Journal of Bacteriology 191 (w druku). DOI: 10.1128/JB.00136-09.

    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. Nadrodzina immunoglobulin (synonim: białka immunoglobulinopodobne, ang. immunoglobulin superfamily, IgSF) – grupa białek wyodrębniona na podstawie istnienia w ich strukturze tzw. splotu immunoglobulinowego. Większość członków tej rodziny to białka o masie cząsteczkowej 70-100 kDa. Nadrodzina immunoglobulin jest uznawana za największą grupę białek o podobnej budowie. Na podstawie analizy genomu człowieka zidentyfikowano 756 genów, których produkty białkowe zawierają domenę immunoglobulinową . Białka immunoglobulinopodobne spotykane są również u bakterii, a ich analiza wskazuje, że pochodzą one od genów eukariotycznych i zostały nabyte w trakcie ewolucji na drodze poziomego transferu genów . Sekwencja Chi, miejsce Chi (z ang. Crossover Hotspot Instigators) - powtarzająca się w genomie Escherichia coli sekwencja nukleotydowa związana z inicjacją procesu rekombinacji homologicznej.

    Kinazy białkowe – grupa kinaz, których substratami są białka. Enzymy te przeprowadzają reakcję fosforylacji cząsteczki specyficznego dla danej kinazy białka. Fosforylacja zwykle prowadzi do zmiany konformacji cząsteczki białka i, w konsekwencji, zmiany jego aktywności, zdolności do wiązania się z innymi białkami albo przemieszczenia cząsteczki w obrębie komórki. Do 30% białek podlega regulacji na tej drodze; większość szlaków metabolicznych komórki, zwłaszcza sygnalizacyjnych, angażuje enzymy z grupy kinaz białkowych. W ludzkim genomie zidentyfikowano kilkaset genów kodujących sekwencje aminokwasowe kinaz białkowych (około 2% wszystkich genow). Funkcja kinaz białkowych podlega wielostopniowej regulacji, również angażującej kinazy i fosfatazy białkowe; fosforylacja białka kinazy może zwiększać albo zmniejszać jej aktywność. Białka aktywatorowe lub inhibitorowe przez przyłączanie się do domen regulatorowych kinaz również wpływają na ich aktywność. Niektóre kinazy posiadają domenę regulatorową, którą same mogą fosforylować (autofosforylacja albo cis-fosforylacja). Fagi T-parzyste - grupa fagów zjadliwych, tzn. takich, które zabijają zarażoną przez siebie komórkę. Nie występuje u nich nigdy zjawisko lizogenii. W czasie zakażenia przejmują całkowitą kontrolę nad metabolizmem gospodarza. Genom fagów T-parzystych ma masę 100-130 MDa. Koduje 55-170 genów. Zawiera on zamiast cytozyny jej pochodną: 5-hydroksymetylocytozynę. Zabezpiecza to przed działaniem enzymów fagowych rozkładających DNA gospodarza. Dodatkowa glikozylacja niektórych jej cząsteczek chroni przed działaniem enzymów restrykcyjnych bakterii. Przykładem faga T-parzystego jest bakteriofag T-4 porażający komórki E. coli. Fag T-4 ma budowę bardzo złożoną. Składa się z ikosaedralnej główki, ogonka posiadającego rdzeń oraz kurczliwą otoczkę, podstawki oraz wyrastających z niej 6 włókienek. Po rozpoznaniu ściany komórkowej bakterii przez włókienka następuje skurcz otoczki ogonka, wskutek czego ogonek przebija ścianę komórkową. Proces ten oprócz mechanicznego ma również charakter enzymatyczny, ponieważ białka podstawki mają zdolność lizy polisacharydów ściany bakterii.

    Sampling, sampling probabilistyczny – w archeologii, jedna z technik prowadzenia badań powierzchniowych. Przedmiotem badań są fragmenty interesującego nas rejonu na których prowadzi się szczegółowe badania. W przypadku kiedy zachodzi konieczność szybkiego przeprowadzenia badań i równocześnie brakuje środków finansowych lub czasu, archeolodzy decydują się na zastosowanie tego rodzaju badań. Chromosom 11 – jeden z 23 parzystych ludzkich chromosomów. DNA tworzące chromosom 11 liczy około 134,5 milionów par zasad, co stanowi około 4-4,5% materiału genetycznego człowieka. Ilość genów mających swoje loci na chromosomie 11 szacuje się na 1 300-1 700. Najnowsze badania określają liczbę genów kodujących białka na 1 524, a liczbę pseudogenów na 765.

    Pałeczka okrężnicy (łac. Escherichia coli) – Gram-ujemna względnie beztlenowa bakteria należąca do rodziny Enterobacteriaceae. Wchodzi w skład fizjologicznej flory bakteryjnej jelita grubego człowieka oraz zwierząt stałocieplnych. W jelicie ta symbiotyczna bakteria spełnia pożyteczną rolę, uczestnicząc w rozkładzie pokarmu, a także przyczyniając się do produkcji witamin z grupy B i K. Pałeczka okrężnicy w określonych warunkach wykazuje chorobotwórczość dla człowieka, wywołując głównie schorzenia: układu pokarmowego i moczowego.
    Nazwa bakterii pochodzi od nazwiska jej odkrywcy, austriackiego pediatry i bakteriologa Theodora Eschericha. Wiarygodność rozpoznań wprowadza trudności w zmierzeniu względnego wpływu genów i środowiska (przykładowo, objawy w pewnym stopniu pokrywają się z chorobą dwubiegunową i wielką depresją), ale wyniki badań wskazują na to, że czynniki genetyczne w połączeniu ze środowiskowymi są ważnymi czynnikami etiologicznymi schizofrenii. Wyniki badań wykazują, że przyczyny powstania schizofrenii mają silną komponentę dziedziczną, ale początek choroby jest pod silnym wpływem czynników środowiskowych i stresorów. Hipoteza wrodzonej podatności na zranienie (diatezy) u niektórych ludzi, która może być ujawniona przez biologiczne, psychologiczne i środowiskowe stresory jest znana jako model stresu i diatezy (lub encefalopatii). Model wskazujący na istotność czynników biologicznych, psychologicznych i społecznych nosi nazwę "biopsychosocjalnego".

    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.

    System hok/sok (z ang. host killing/suppressor of killing) w biologii molekularnej to przykład systemu pozwalającego na "przeżycie" plazmidu, tzn. utrzymanie przy życiu tylko bakterii, które go posiadają a zabicie tych, które go utraciły. System ten występuje na plazmidzie R1 w bakteriach Escherichia coli. Mechanizm działania tego systemu jest posegregacyjny.

    Eksperyment Hersheya-Chase przeprowadzili w roku 1952 Alfred Day Hershey i Martha Chase. Polegał na zakażeniu bakterii Escherichia coli bakteriofagiem T2 i wykazał jednoznacznie, że DNA jest nośnikiem informacji genetycznej. Biblioteka cDNA (komplementarny DNA) – fragmenty cDNA umieszczonego w komórkach bakteryjnych, np. E. coli. cDNA jest odwzorowaniem mRNA. W komórkach eukariotycznych występują introny które nie występują u prokariotów. Dlatego, aby móc wprowadzić DNA eukariotyczne do bakterii należy usunąć introny. mRNA jest to już sekwencja kodująca, która nie zawiera zbędnych informacji. Należy stworzyć DNA komplementarny do mRNA. Następnie mRNA zostaje odseparowany i nie bierze już udziału w dalszych krokach. Zostaje poddany procesowi degradacji przez RNase H. Przy pomocy primerów syntetyzowana jest druga nić komplementarna do pierwszej. To jest cDNA. Następnie cDNA jest umieszczone w bakterii, gdzie jest powielane.

    George Henry Falkiner Nuttall (ur. 5 lipca 1862 w San Francisco – zm. 16 grudnia 1937) - brytyjski bakteriolog, który prowadził badania nad pasożytami i chorobami przenoszonymi przez owady. Jego wkład naukowy obejmował także zagadnienia immunologiczne, a także życie w warunkach aseptycznych, chemiczny skład krwi, choroby przenoszone przez stawonogi (szczególnie kleszcze). Badał rozmieszczenie w Wielkiej Brytanii komarów z rodzaju Anopheles w powiązaniu z występowaniem malarii. Wraz z Williamem Welchem ustalił, że Clostridium perfringens jest drobnoustrojem odpowiedzialnym za występowanie zgorzeli gazowej. W swoich badaniach wykazał znaczenie bakterii jelitowych w procesie trawienia oraz badał bakteriobójcze działanie składników krwi. 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: 15.07.2009. 15:11  


    Najnowsze