kilativ (kilativ) wrote,
kilativ
kilativ

Category:

Научные новости 6 января 2016

В последнее время появляется все больше указаний, что значительная часть нашего фенотипа (совокупность внешних и внутренних признаков организма, приобретённых в результате индивидуального развития) формируется не за счет информации закодированной непосредственно в составе ДНК, которая передается по наследству, а путем модификации уже существующих молекул ДНК, так называемый эффект эпигенетики. Эпигенетические модификации могут наследоваться, но чаще всего они образовываються заново, во время ранних стадий развития организма и позже, во время дифференциации тканей. Например, одной из теорий врожденной гомосексуальности (для объяснения эффекта, когда генетически одинаковые близнецы имеют разную сексуальную ориентацию) используется эпигенетическая теория: изменения во внутриутробном развитии влияют на формирование гомосексуализма. Наиболее простое объяснение феномена эпигенетики состоит в том, что постреплекативная (то есть, не за счет синтеза) модификация участков ДНК приводит к изменению экспрессии закодированных там генов. Действительно, добавление метильных, ацетатных и прочих групп к основаниям нуклеиновых кислот меняет их свойства и либо предотвращает связывание, либо наоборот позволяет связываться различным регуляторным белковым факторам. У эукариот модификации обычно подвергается не сама ДНК, а "упаковочный матерьял" - гистонные октомеры. Гистоны - это специальные белки на которые намотана линейная ДНК для её компактизации. Ну, примерно, вот так:

При ацетилировании или метилировании гистонов в районе промоторов генов, активность транскрипции этих самых генов меняется не то, чтобы в разы - на порядки. Теперь представте, что у кого-то гистоны в районе гена Х модифицированы, а у кого-то - нет и вы поймете, что количество продукта этого самого гена Х у двух одинаковых индивидуумов будет разным, а это в свою очередь може повлиять на развитие и формирование организма.
Наиболее интересным объектом для эпигенетических изысканий являются муравьи. У этих насекомых существуют различные касты - воины, королевы, рабочие, которые не отличаются генетически (все они самки), но при этом кардинально отличаются морфологически (внешне), своим поведением, своей физиологией. Достигается этот эффект за счет эпигенетики. В качестве популярного объекта служат вот эти красавцы, флоридские древесные муравьи

У этих муравьев существуют две касты рабочих осбей - большие и малые. Они отличаются как размеров головной части (судя по названию), но и своим поведением. Малые рабочие особи очень активно собирают матерьялы вокруг муравейника, большие рабочие особи этим не занимаются. Ученые обнаружили, что такое поведение регулируется ацетилированием гистонов (на определенные аргинины в составе гистонов довешивается остаток уксусной кислоты), чей источник ацетилирования - белок СВР, консервативная ацетил-трансфераза. У малых рабочих особей множественные промоторы разных генов гипер-ацетилированы. В норме, баланс регулируется за счет работы как ацетил-трансферазы, так и деацетилазы (убирает ацетаты с белка). Так вот, если фармокологически заингибировать эту самую деацетилазу путем специфических лекарств или с помощью интерферирующей РНК, то у больших рабочих особей появляется склонность к собирательству, характерная для малых рабочих особей.
Новизна этой работы в том, что опытным путем доказано, что эпигенетику, в отличие от реальных мутаций в ДНК, можно регулировать путем приема определенных химических веществ. То есть, если гомосексализм, скажем, действительно зависит от эпигенетики, то его реально можно вылечить с помощью лекарственой терапии. Причем, обратно исходное состояние не вернется, так как убрав эпигенетические модификации, снова вернуть их можно только специально запустив соответствующие механизмы модификации.

А вот работа, которая показывает новые перспективы к использованию солнечной энергии в биологических системах. Ученые смогли создать бактерию, которая с помощью фотосинтеза превращает углекислый газ в ацетат, причем исходно эта бактерия не обладала никакими способностями к фотосинтезу. В качестве модели была использована Moorella thermoacetica, а для поглощения света - наночастицы сулфида кадмия. Твердые полупроводники обладают бОльшим квантовым выходом (выше КПД реакции) при поглощении фотонов, чем биологические системы и тем самым служат прекрасным передатчиком солнечной энергии для нужд клетки. Трюк заключается в том, как сочленить твердую неорганическую материю с биохимическими каскадами живого организма. В норме, абиотический катализ фиксации углекислого газа очень дорог, так как использует дорогостоящие катализаторы и обладает низким выходом конечного продукта.
В данной работе ученые поместили наночастицы сульфида кадмия внутрь нефотосинтезирующей бактерии, которые абсорбируют свет и передают энергию на серию ферментов, которые в свою очередь превращают углекислый газ в Ацетил-коэнзим А, который затем превращается в ацетат и тот выбрасывается за пределы клетки. Ну а уксусная кислота - ценный продукт, из которого можно получить немало интересного и полезного, причем без особой затраты энергии - просто за счет солнечного света.


Что интересно, ацетат является предшественником для биосинтеза еще более полезных продуктов, если подобрать соответствующие бактериальные продуценты. То есть, если поселить вместе колонию разных бактерий, одни из которых получают свет и делают из углекислого газа ацетат, а другие из ацетата производят, скажем, компоненты пластика, то из такой чачи можно в конечном итоге получать практически любой органический полимер.

Недавно были опубликована работа, широко разрекламированные в прессе, что вероятность заболет раком мало зависит от внешних факторов и сбой в клеточной программе - bad luck - основная причина раковой трансформации. То есть, пей, гуляй, кури, а риск получить рак не сильно отличается от физкультурника-аскета. Оказалось, что все ровно наоборот. Новые исследования показывают, что случайные ошибки обеспечивают 10-30% риска получить рак внезапно, а все остальное - внешние факторы. Ученые показали, что корреляция между количеством клеточных делений и шансом на раковую трансформацию не различает воздействия внешних факторов от внутренних, что является краеугольным камнем предыдущей работы, а затем забили гвоздь в гроб bad luck теории, посчитав скорость накопления мутаций зависящих от внутренних процессов, которая оказалась недостаточной, чтобы объяснить скорость появления раковых клеток в реальных условиях.
Tags: научные новости
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 12 comments