Informace

Je jeden polynukleotid nutně a vždy nukleová kyselina?


Jsem zmatený. Vím, že molekula DNA je vyrobena ze dvou polynukleotidů.

Představuje však každý polynukleotid jednu nukleovou kyselinu? Pokud ano, molekula DNA je vyrobena ze dvou nukleových kyselin, že?

Nebo tyto dva polynukleotidy (které tvoří molekulu DNA) tvoří pouze jednu nukleovou kyselinu? Pokud ano, molekula DNA je tvořena pouze jednou nukleovou kyselinou, že?


Existují dva typy nukleových kyselin: 1) DNA-> která je dvouvláknová, takže je tvořena pouze dvěma polynukleotidy 2) RNA-> která je jednovláknová, takže je tvořena pouze jedním polynukleotidem. Pokud se tedy vrátíme k mé původní otázce „Je jediný polynukleotid nutně a vždy nukleová kyselina?“ -> odpověď zní ne, protože DNA je nukleová kyselina a je vyrobena ze dvou polynukleotidů.


Uspořádání vaší otázky je špatné, DNA se skutečně skládá ze 2 polynukleotidových vláken. A tyto polynukleotidy jsou polymery nukleotidů, kde nukleotidy sestávají z deoxyribózového cukru v případě DNA a ribózového cukru v případě RNA+dusíkaté báze+fosfátu. Ano, vždy je to nukleová kyselina.


Kmenem specifikovaná relativní konformační stabilita prionového proteinu scrapie

Studie prionové biologie a nemocí objasnily několik nových konceptů, ale žádný nebyl kacířštější než návrh, že biologické vlastnosti, které odlišují různé prionové kmeny, jsou zašifrovány v prionovém proteinu způsobujícím onemocnění (PrP Sc). Abychom prozkoumali tento postulát, zkoumali jsme vlastnosti PrP Sc z osmi prionových izolátů, které se šíří v křečka syrského (SHa). Pomocí rezistence na štěpení proteázami jako markeru pro nedenaturovaný protein jsme zkoumali konformační stabilitu těchto molekul PrP Sc. Všech osm izolátů vykazovalo sigmoidální vzorce přechodu z nativního na denaturovaný PrP Sc jako funkce zvýšení koncentrace guanidin hydrochloridu (GdnHCl). Poloviční maximální denaturace nastala při průměrné hodnotě 1,48 M GdnHCl pro izoláty Sc237, HY, SHa (Me7) a MT-C5, z nichž všechny mají inkubační doby ∼75-d, pro DY byla nalezena koncentrace 1,08 M kmen s inkubační dobou -170-d a -1,25 M pro izoláty SHa (RML) a 139H s inkubační dobou ~ 180-d. Byla zjištěna průměrná hodnota 1,39 M GdnHCl pro kmen Me7-H s inkubační dobou ~ 320 d. Na základě těchto výsledků bylo osm prionových kmenů rozděleno do čtyř odlišných skupin. Naše výsledky podporují neortodoxní návrh, aby odlišné konformery PrP Sc šifrovaly biologické vlastnosti prionových kmenů.

Mnoho důkazů ukazuje, že patogenní protein (PrP Sc) je jedinou složkou infekční prionové částice a že její tvorba je odvozena od posttranslační modifikace buněčné izoformy (PrP C Cohen a Prusiner 1998 Prusiner et al. 1998) . Ačkoli se kovalentní struktura těchto dvou izoforem PrP jeví identická (Stahl et al. 1993), lze je snadno rozlišit podle jejich drasticky odlišných fyzikálních vlastností (Pan et al. 1993). PrP C je snadno rozpustný v nedenaturujících detergentech, je rychle štěpen proteázami a je bohatý na α-šroubovicovou strukturu a v podstatě postrádá obsah β-listu. Naproti tomu PrP Sc je v takových detergentech nerozpustný, je odolný vůči proteolýze s výjimkou N-koncové oblasti obsahující ~ 67 zbytků a má vysoký obsah P-listu (Caughey et al. 1991 Gasset et al. 1993 Pan et al. 1993 Pergami et al. 1996 Safar et al. 1993). Na proteázu rezistentní fragment PrP Sc má molekulovou velikost 27–30 kD a je označen PrP 27–30 (Prusiner et al. 1983). Skládá se z ~ 142 aminokyselin a přenáší prionovou infekčnost. V přítomnosti detergentu PrP 27–30 snadno polymeruje na amyloid, ačkoli amyloid není ani povinný pro infekčnost prionů, ani pro patogenezi chorob (Prusiner et al. 1983, 1990 McKinley et al. 1991). Proteinové denaturační látky ruší prionovou infekčnost a odolnost vůči proteázám a současně zvyšují rozpustnost a imunodetekci PrP Sc (Kitamoto et al. 1987 Serban et al. 1990 Taraboulos et al. 1992 Prusiner et al. 1993 Oesch et al. 1994 Peretz et al. 1997 Safar et al. . 1998). Značné důkazy tedy ukazují, že prionová onemocnění jsou poruchy proteinové konformace.

Bylo prokázáno, že kmeny prionů se množí při opakovaném průchodu u zvířat stejného druhu jako podle fenotypových charakteristik včetně klinického projevu onemocnění (Pattison a Millson 1961 Mastrianni et al. 1999), délky inkubační doby (Dickinson et al. 1968), distribuce vakuolární degenerace (Fraser a Dickinson, 1968 Fraser 1979) a vzor depozice PrP Sc v CNS (Bruce et al. 1989 Hecker et al. 1992). Fenomén prionových kmenů byl často citován jako důkaz, že v infekční částici existuje nezávisle se replikující informační molekula nebo genom (Bruce a Dickinson 1987). Aby bylo možné pojmout více kmenů v nepřítomnosti nukleové kyseliny, PrP Sc musí být schopen udržovat oddělené informační stavy ve stejné sekvenci aminokyselin a PrP C musí být schopen věrně získat tyto informace během své konverze na PrP Sc. Podstatné důkazy naznačují, že přímá interakce mezi PrP C a PrP Sc vede k přeměně PrP C na PrP Sc (Prusiner et al. 1990 Horiuchi et al. 1999). V souladu s tím musí různé kmeny udržovat různé šablony struktur PrP Sc a tyto rozdíly na molekulární úrovni by nakonec měly určovat vlastnosti kmene.

Přesvědčivé důkazy o tom, že informace specifické pro kmen jsou zašifrovány ve struktuře PrP Sc, pocházely z přenosu dvou různých dědičných lidských prionových nemocí na myši exprimující chimérický transgen genu pro člověka/myš (MHu2M) (Telling et al. 1996). Při fatální familiární nespavosti (FFI) je fragment proteázy rezistentní na PrP Sc po enzymatickém odstranění dvou N-spojených glykanů 19 kD, zatímco u familiární Creutzfeldt-Jacobovy choroby (CJD) a sporadické CJD je 21 kD (Monari et 1994, Parchi a kol., 1996). Extrakty z mozků pacientů s FFI přenášenou nemocí na Tg myši a vyvolané tvorbou 19-kD PrP Sc fragmentu naopak, extrakty z mozků pacientů s CJD produkovaly 21-kD PrP Sc fragment u stejných myší (Telling et al. 1996). Tyto výsledky ukázaly, že MHu2M PrP Sc může existovat ve dvou různých konformacích na základě velikostí fragmentů rezistentních na proteázu, přesto zůstala aminokyselinová sekvence MHu2M PrP Sc neměnná.

Ačkoli raná srovnání křeččích prionových kmenů neodhalila žádné zvláště přesvědčivé biochemické rozdíly v PrP Sc (Kascsak et al. 1986 Hecker 1992), tyto rozdíly byly nalezeny u dvou prionových kmenů přenosné norkové encefalopatie (TME), ospalé (DY) a hyper ( HY), které byly přeneseny na křečky (Bessen a Marsh 1992b). Bylo zjištěno, že kmen DY se svými biochemickými a fyzikálními vlastnostmi výrazně liší od ostatních známých kmenů prionů křečků. Značené rozdíly byly identifikovány sedimentační analýzou, citlivostí na proteázu a migračním vzorcem proteolytických fragmentů PrP Sc na gelech SDS (Bessen a Marsh 1992b). PrP Sc obsahující DY priony vykazovaly sníženou odolnost vůči štěpení proteinázou K a po deglykosylaci poskytly fragment rezistentní na proteázu 19 kD, zatímco ten z HY byl 21 kD (Bessen a Marsh 1994). Vlastnosti kmene TME by mohly být zachovány po přenosu buď úplného nebo na proteázu rezistentního fragmentu PrP Sc, tvrdí, že charakteristiky kmene jsou propagovány jádrem rezistentním na proteázu (Bessen a Marsh 1994).

Protože většina prionových kmenů šifrovala konformery PrP Sc, které obecně poskytují PrP 27–30 s polypeptidovým jádrem 21 kD po omezené proteolýze, nebylo možné ve většině případů použít test posunu mobility k detekci věrohodných rozdílů v konformaci PrP Sc ( Bessen a Marsh 1994 Monari et al. 1994 Parchi et al. 1996 Telling et al. 1996 Scott et al. 1997). Nerozpustnost PrP Sc navíc zabránila srovnávacím strukturálním studiím prionových kmenů pomocí nukleární magnetické rezonance s vysokým rozlišením a rentgenové difrakční techniky. Za zmínku stojí, že Fourierova transformační infračervená spektroskopie kmenů HY a DY poskytla různá spektra (Caughey et al. 1998). K vyšetření osmi SHa prionových izolátů zde studovaných pomocí kvantifikace imunoreaktivity denaturovaného (D) a nativního (N) PrP Sc (Safar et al. 1998) byl použit konformačně závislý imunotest (CDI). Monoklonální protilátka (mAb) 3F4 použitá v těchto studiích rozpoznává konformačně citlivý epitop (Peretz et al. 1997). V grafu poměru D/N jako funkce koncentrace PrP Sc zaujímal každý izolát jedinečnou pozici, což je výsledek konzistentní s existencí více diskrétních konformerů PrP Sc, které jsou specifikovány kmenem (Safar et al. 1998).

Abychom otestovali hypotézu, že biologické vlastnosti prionových kmenů jsou zašifrovány v konformaci PrP Sc, zkoumali jsme relativní konformační stabilitu PrP Sc odvozenou z mozků SHa infikovaných osmi kmeny. Protože PrP 27–30, proteázově rezistentní jádro PrP Sc, je infekční a může iniciovat věrnou propagaci kmenů (Prusiner et al. 1983 Bessen and Marsh 1994), studovali jsme konformační stabilitu této molekuly. Pomocí citlivosti na proteázu jako markeru denaturovaného stavu PrP 27–30 jsme charakterizovali proteinové konformace osmi izolátů prionových křečků. Zjistili jsme, že těchto osm kmenů se dalo rozdělit do čtyř skupin na základě relativní konformační stability a inkubační doby. Sigmoidální tvar konformačních přechodových křivek ukazuje, že rozvinutí PrP Sc ze stavu rezistentního na proteázu do citlivého je kooperativní proces. Naše zjištění podporují tvrzení, že PrP Sc může přijmout více konformací. Z toho vyplývá, že tyto výsledky poskytují další podporu hypotéze, že konformace PrP Sc obepíná biologické vlastnosti prionových kmenů.


2009 年 3 月 28 日 星期六

Proč klonovat savce?

Vzhledem k tomu, že jsme již ze studií obojživelníků v 60. letech věděli, že jádra jsou pluripotentní, proč klonovat savce? Mnoho důvodů je lékařských a komerčních a existují dobré důvody, proč tyto techniky nejprve vyvinuly farmaceutické společnosti, a nikoli na univerzitách. Klonování je zajímavé pro některé vývojové biology, kteří studují vztahy mezi jádrem a cytoplazmou během oplodnění nebo kteří studují stárnutí (a ztráta totipotence, která je doprovází), ale klonovaní savci jsou zvláště zajímaví pro lidi zabývající se proteinovými léčivy . Proteinové léky, jako je lidský inzulín, inhibitor proteázy a faktory srážení, se vyrábějí obtížně. Kvůli problémům s imunologickým odmítnutím jsou lidské proteiny pacienty obvykle snášen mnohem lépe než proteiny z jiných zvířat. Problémem tedy je, jak získat velké množství lidských bílkovin. Jedním z nejúčinnějších způsobů produkce těchto proteinů je vložení lidských genů, které je kódují, do DNA oocytů ovcí, koz nebo krav. Zvířata obsahující gen jiného jedince (často jiného druhu) a transgen se nazývají transgenní zvířata. Transgenní samice ovce nebo kráva nemusí obsahovat pouze gen pro lidský protein, ale může být také schopna exprimovat gen v její prsní tkáni a tím sekretovat protein v mléce. Stejná laboratoř tedy krátce po oznámení Dolly oznámila narození Polly (Schnieke et al. 1997). Polly byla klonována z transgenních fetálních ovčích fibroblastů, které obsahovaly gen pro lidský srážecí faktor IX, gen, jehož funkce je nedostatečná v dědičné hemofilii.

Produkce transgenních ovcí, krav nebo koz není efektivní podnik. Pouze 20% ošetřených vajec tuto techniku ​​přežilo. Z nich pouze asi 5% exprimuje lidský gen. A z těch transgenních zvířat exprimujících lidský gen je pouze polovina samice a jen malé procento z nich ve skutečnosti vylučuje vysokou hladinu bílkovin do mléka. (A často trvá roky, než poprvé vyrobí mléko). Navíc po několika letech produkce mléka zemřou a jejich potomci obvykle nejsou tak dobří v vylučování lidských bílkovin jako originály. Klonování by farmaceutickým společnostem umožnilo pořídit mnoho kopií takového „elitního transgenního zvířete“, z nichž všechny by měly produkovat vysoké výnosy lidských bílkovin v jejich mléce. Lékařský význam takové technologie by byl velký, protože takové proteiny by mohly být pro pacienty, kteří je potřebují k přežití, mnohem levnější. Ekonomické pobídky pro klonování jsou proto obrovské (Meade 1997).

Klonování savců


V roce 1997 Ian Wilmut oznámil, že ovce byla naklonována z jádra somatické buňky z dospělé ovce. Bylo to poprvé, kdy byl dospělý obratlovec úspěšně klonován z jiného dospělého. Za tímto účelem Wilmut a jeho kolegové v roce 1997 odebrali buňky z mléčné žlázy dospělé (6leté) březí ovce a vložili je do kultury.

Kultivační médium bylo formulováno tak, aby udržovalo jádra v těchto buňkách v klidové fázi buněčného cyklu (G0). Poté získali oocyty (zrající vajíčka) z jiného kmene ovcí a odstranili jejich jádra. Fúze dárcovské buňky a enukleovaného oocytu byla provedena spojením obou buněk dohromady a vysláním elektrických pulzů přes ně. Elektrické impulsy destabilizovaly buněčné membrány a umožnily buňkám splynout dohromady. Stejné impulsy, které spojily buňky, navíc aktivovaly vajíčko a zahájily vývoj. Výsledná embrya byla nakonec přenesena do dělohy těhotných ovcí. Ze 434 ovčích oocytů původně použitých v tomto experimentu přežil pouze jeden: Dolly

Analýza DNA potvrdila, že jádra Dollyho buněk byla odvozena z kmene ovcí, ze kterého bylo odebráno dárcovské jádro (Ashworth et al. 1998 Signer et al. 1998). Zdá se tedy, že jádra dospělých somatických buněk mohou být totipotentní. Žádné geny nezbytné pro vývoj nebyly ztraceny ani zmutovány způsobem, který by je učinil nefunkčními. Tento výsledek byl potvrzen u krav (Kato et al. 1998) a myší (Wakayama et al. 1998). U myší byla jádra somatických buněk z kumulových buněk vaječníku injikována přímo do enukleovaných oocytů. Tyto ojedinělé oocyty byly schopné vyvinout se do myší s frekvencí 2,5%. Je zajímavé, že jádra z jiných somatických buněk (jako jsou neurony nebo Sertoliho buňky), která jsou podobně blokována ve stadiu G0, nevygenerovala žádné živé myši. Jádra kravských buněk od krav také nasměrovala kompletní vývoj oocytů do zralých krav

Rozkol mezi embryologií a genetikou

Morganovy důkazy poskytly materiální základ pro koncept genu. Původně byl tento typ genetiky chápán jako součást embryologie, ale ve třicátých letech se genetika stala vlastní disciplínou, která rozvíjela vlastní slovník, časopisy, společnosti, oblíbené výzkumné organismy, profesury a pravidla dokazování. Objevilo se také nepřátelství mezi embryologií a genetikou. Genetici věřili, že embryologové jsou staromódní a že vývoj bude zcela vysvětlen jako výsledek genové exprese. Embryologové naopak považovali genetiky za neinformované o tom, jak se organismy skutečně vyvíjely, a cítili, že genetika je pro embryologické otázky irelevantní. Embryologové, jako Frank Lillie, Ross Granville Harrison (1937), Hans Spemann (1938) a Ernest E. Just (1939), tvrdili, že nemůže existovat žádná genetická teorie vývoje, dokud nebudou splněny alespoň tři hlavní výzvy genetici:

1. Genetici museli vysvětlit, jak chromozomy, které byly považovány za identické v každé buňce organismu, produkují různé a měnící se typy buněčných cytoplazmat.

2. Genetici museli poskytnout důkaz, že geny kontrolují raná stádia embryogeneze. Téměř všechny v té době známé geny ovlivnily konečné vývojové kroky vývoje (barva očí, tvar štětin, žilkování křídel u Drosophily). Jak právě řekl (citováno v Harrisonovi 1937), embryologové se zajímali o to, jak moucha tvoří záda, ne o počet štětin na zádech.

3. Genetici museli vysvětlit jevy, jako je určování pohlaví u některých bezobratlých (a obratlovců, jako jsou plazi), ve kterých prostředí určuje sexuální fenotyp.

Nyní, když je obecně uznána nutnost spojit data genetiky s embryologií a Wanderlust genetiků je začíná naléhat naším směrem, nemusí být nevhodné poukazovat na nebezpečí této hrozivé invaze. Prestiž úspěchu, kterou má teorie genů, by se mohla snadno stát překážkou v chápání vývoje tím, že by naši pozornost zaměřila pouze na genom, zatímco pohyby buněk, diferenciace a vlastně všechny vývojové procesy jsou ve skutečnosti ovlivňovány cytoplazmou. Již máme teorie, které odkazují procesy vývoje na působení genů a celý výkon považují pouze za realizaci potencí genů. Takové teorie jsou celkem jednostranné.

Dokud genetici nemohli prokázat existenci zděděných variant během raného vývoje a dokud genetici neměli dobře zdokumentovanou teorii, jak mohou stejné chromozomy produkovat různé typy buněk, embryologové obecně necítili potřebu zakládat svoji vědu v genovém působení.

Jádro nebo cytoplazma: Která ovládá dědičnost?

V Mendelově pojetí však vidíme, jak úzce propojené byly pojmy dědičnosti a vývoje v devatenáctém století. Mendelova pozorování však nenaznačovala, kde tyto dědičné prvky v buňce existovaly, ani jak se začaly projevovat. Genová teorie, která se měla stát základním kamenem moderní genetiky, pocházela z kontroverze v oblasti fyziologické embryologie. Na konci 19. století začala skupina vědců studovat mechanismy, pomocí kterých oplodněná vajíčka dávají vznik dospělým organizmům. Dva mladí američtí embryologové, Edmund Beecher Wilson a Thomas Hunt Morgan, se stali součástí této skupiny „fyziologických embryologů“ a každý se stal účastníkem sporu o to, které ze dvou oddělení oplodněného vajíčka ovládá dědičnost jádro nebo cytoplazma. Morgan se spojil s těmi embryology, kteří si mysleli, že kontrola vývoje leží v cytoplazmě, zatímco Wilson se spojil s Theodorem Boverim, jedním z biologů, kteří měli pocit, že jádro obsahuje pokyny pro vývoj. Ve skutečnosti Wilson 1896 prohlásil, že procesy meiózy, mitózy, oplodnění a jednobuněčné regenerace (pouze z fragmentu obsahujícího jádro) „konvergují k závěru, že chromatin je nejdůležitějším prvkem vývoje.“* Nezmenšil se z důsledků této víry. Roky před znovuobjevením Mendela nebo genové teorie Wilson 1895 poznamenal: „Nyní je známo, že chromatin je velmi podobný látce známé jako nuklein, ne -li totožný s touto látkou. kyselina (komplexní organická kyselina bohatá na fosfor) a albumin. A tak dosahujeme pozoruhodného závěru, že dědičnost může být možná ovlivněna fyzickým přenosem konkrétní chemické sloučeniny z rodičů na potomky. “

Část hlavní podpory chromozomální hypotézy dědičnosti pocházela z embryologických studií Theodora Boveriho, výzkumníka zoologické stanice v Neapoli. Boveri oplodnila vajíčka mořského ježka velkou koncentrací jejich spermií a získala vajíčka, která byla oplodněna dvěma spermiemi. Při prvním štěpení vytvořila tato vejce čtyři mitotické póly a rozdělila se na čtyři buňky místo dvou. Boveri poté oddělil blastomery a prokázal, že každá buňka se vyvíjela abnormálně a jiným způsobem v důsledku toho, že každá z buněk měla různé typy chromozomů. Boveri tedy tvrdil, že každý chromozom má individuální povahu a ovládá různé životně důležité procesy.

Kromě důkazů Boveriho E. B. Wilson a Nettie Stevens prokázali kritickou korelaci mezi nukleárními chromozomy a vývojem organismu: embrya XO nebo XY se stala mužskými. XX embrya se stala ženskými. Zde byla jaderná vlastnost, která korelovala s vývojem. Nakonec Morgan začal získávat mutace, které korelovaly s pohlavím as chromozomem X, a začal na geny nahlížet jako na fyzicky vzájemně propojené na chromozomech. Embryolog Morgan ukázal, že jaderné chromozomy jsou zodpovědné za vývoj zděděných znaků.


Podívejte se na video: Thodi Thodi Piya Karo - Pankaj Udhas (Leden 2022).