2023 Հեղինակ: Sophia Otis | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-05-21 01:49
Հունվարի 28, 2000 - Ձեռք բերելով, որը կարող է հանգեցնել գենետիկական մանիպուլյացիայի նոր մեթոդների, Չիկագոյի համալսարանի Հովարդ Հյուզի բժշկական ինստիտուտի (HHMI) հետազոտողները փոխել են սպիտակուցը, որպեսզի փոխանցի որոշակի հատկանիշ խմորիչի մեկ սերնդից: բջիջ մյուսին։
Նրանց վերջին աշխատանքը հիմնված է գենետիկ հատկանիշ փոխանցող սպիտակուցի հայտնաբերման վրա, բացահայտում, որը ակնարկում է չբացահայտված սպիտակուցի վրա հիմնված «գենետիկ տարրերի» կենդանիների առկայության մասին, որոնք կարող են առաջնորդել էվոլյուցիան՝ առանց մուտացիայի անհրաժեշտության: ԴՆԹ գեների.
Չիկագոյի համալսարանի HHMI քննիչ Սյուզան Լինդքվիստի գլխավորությամբ՝ հետազոտողները զեկուցել են իրենց բացահայտումները 2000 թվականի հունվարի 28-ի Science-ի և 2000-ի հունվարի Molecular Cell-ի համարում::
«Մարդկանց մեծամասնությունը կարծում է, որ գենետիկան վերաբերում է միայն ԴՆԹ-ին», - ասաց Լինդքվիստը: «Բայց գենետիկան վերաբերում է հատկությունների ժառանգությանը: Թեև հատկությունների մեծ մասը ժառանգվում է ԴՆԹ-ի փոխանցման միջոցով, այն հատկանիշները, որոնք մենք ուսումնասիրում ենք, ժառանգվում են սպիտակուցների միջոցով: Այսպիսով, այս սպիտակուցները կարող են լինել նույնքան գենետիկ տարր, որքան ԴՆԹ-ն: Ի վերջո, դրանք ժառանգական սուբյեկտներ, որոնք տարածվում են սերունդների վրա և կանխատեսելի կերպով ազդում բջջի ֆենոտիպի վրա»:
Երկու ուսումնասիրություններում էլ Լինդքվիստի հետազոտական թիմը աշխատել է խմորիչ սպիտակուցների հետ, որոնք հայտնի են որպես «պրիոններ», որոնք նրանք և մյուսները նախկինում հայտնաբերել էին, կարող են փոխանցել տարբեր բնութագրեր, որոնք կոչվում են ֆենոտիպեր, խմորիչի մի սերնդից մյուսը:
Խմորիչ պրիոնները նման են կաթնասունների պրիոններին, որոնք հայտնի են դարձել մարդու ուղեղը քայքայող այնպիսի մահացու հիվանդություններում, ինչպիսիք են Կրոյցֆելդ-Յակոբի հիվանդությունը և կուրուն, ինչպես նաև կենդանիների հիվանդությունների, քերծվածքի և եղջերավոր անասունների սպունգաձեւ էնցեֆալոպաթիայի կամ «խելագարի» մեջ ունեցած իրենց դերի համար: կովի հիվանդություն».
Եվ խմորիչները, և կաթնասունների պրիոնները ֆենոտիպեր են փոխանցում սպիտակուց-սպիտակուց փոխազդեցությունների միջոցով, որոնցում աննորմալ ձևավորված պրիոն սպիտակուցը ազդում է իր սովորական գործընկերոջ վրա՝ ընդունելու աննորմալ ձև: Կաթնասունների պրիոնային վարակի դեպքում նման աննորմալ, չլուծվող ձևերը առաջացնում են սպիտակուցների կուտակումներ, որոնք սպանում են ուղեղի բջիջները: Խմորիչ բջիջներում չլուծվող պրիոն սպիտակուցը մահացու չէ. այն պարզապես փոխում է բջիջի գործելու ունակությունը:
Գիտություն հոդվածում Լինդքվիստը և գործընկեր Լայմինգ Լին նկարագրեցին ցնցող բացահայտումը, որ խմորիչ պրիոնը, որը կոչվում է Sup35, բաղկացած է մոդուլային հատվածներից կամ տիրույթներից, որոնք կարող են կցվել այլ սպիտակուցներին՝ դրանք վերածելու պրիոնների:
Իրենց փորձերի ընթացքում գիտնականները ստեղծեցին լիովին ֆունկցիոնալ արհեստական պրիոն՝ Sup35-ի պրիոն որոշող տիրույթները կցելով առնետի սպիտակուցին, որը կոչվում է գլյուկոկորտիկոիդ ընկալիչ::
«Մենք ընտրեցինք առնետի սպիտակուցը, քանի որ այն բոլորովին տարբերվում էր խմորիչի մեջ հայտնաբերված ամեն ինչից», - ասաց Լինդքվիստը: «Եվ մենք ցույց տվեցինք, որ այս սպիտակուցը, որը լիովին օտար է խմորիչին, կարող է, ըստ էության, վերածվել խմորիչի գենետիկական տարրի նոր տեսակի»:
Գիտնականները նաև պարզել են, որ նրանք կարող են խմորիչ բջիջների ֆենոտիպը հետ ու առաջ փոխել երկու ձևերի միջև՝ օգտագործելով պարզ կենսաքիմիական մանիպուլյացիա:
Ըստ Լինդքվիստի, ֆենոտիպերի ժառանգականության վրա ազդելու կարողությունը՝ փոխելով սպիտակուցները՝ ձևի փոփոխությունները փոխանցելու համար, նոր հզոր մոտեցում է առաջարկում բջիջների մեքենաների հետազոտման համար՝ ընտրողաբար անջատելով հատուկ սպիտակուցները::
«Այս տեխնիկան առաջարկում է ընդհանուր մեխանիզմ՝ բջիջներում գերիշխող ֆունկցիայի կորուստ առաջացնելու համար», - ասաց նա: «Եվ այն փոխարկելի է, քանի որ պարզ լաբորատոր մանիպուլյացիայի միջոցով դուք կարող եք դրդել բջիջին շրջվել մի ֆենոտիպից մյուսը»: Ի հակադրություն, նա ասաց, որ ԴՆԹ-ի մուտացիայի կիրառման մեթոդները նման ֆենոտիպերը փոխելու համար խիստ հատուկ են յուրաքանչյուր սպիտակուցի համար և չեն կարող շրջվել:
Molecular Cell ամսագրում հրապարակված հոդվածում Լինդքվիստը և գործընկեր Նիլ Սոնդհայմերը նկարագրել են նոր խմորիչ պրիոնի առաջին հայտնաբերումը, որը առաջացել է միտումնավոր որոնման արդյունքում: Ներկայիս հայտնի խմորիչ պրիոնները պատահաբար են հայտնաբերվել:
Լինդքվիստը և Սոնդհայմերը օգտագործեցին մոլեկուլային չափանիշների խիստ խումբ՝ իրենց թեկնածու խմորիչ պրիոնների որոնման համար, և նրանց փորձերը մատնանշեցին հավանական թեկնածու, որը կոչվում է Rnq1:
Որպեսզի ապացուցեն, որ Rnq1-ն իսկապես պրիոն է, նրանք փոխարինեցին Rnq1-ի պրիոնանման տիրույթը Sup35 պրիոնի իր նմանակով: Նրանք պարզեցին, որ փոփոխված Sup35-ը շարունակում էր իրեն պահել որպես պրիոն, ինչպես և բնական Sup35 պրիոն սպիտակուցը:
«Այն փաստը, որ այս պրիոնային տիրույթները այնքան մոդուլային և փոխանցելի էին, ինչպես բացահայտվում է այս փաստաթղթերում, բավականին անակնկալ էր», - ասաց Լինդքվիստը: «Քանի որ Sup35-ի նման պրիոնները միլիոնավոր տարիներ շարունակ զարգացել էին և ունենային նույն ընդհանուր կառուցվածքը, կարելի էր ակնկալել, որ նրանց տարբեր տիրույթները միասին կզարգանան՝ միմյանց վրա ազդելու համար:
«Այս մոդուլյարությունը ենթադրում է, որ տեսակների էվոլյուցիայի հետ մեկտեղ այլ սպիտակուցներ կարող էին ձեռք բերել այս պրիոնային տիրույթները և դառնալ գենետիկ տարրեր: «
