Nanotechnologia

Badania na Uniwersytecie w Yorku wykazały, że geny są kontrolowane przez „nanopiłki” – struktury, które wyglądają jak piłki, ale są 10 milionów razy mniejsze niż normalna piłka futbolowa.

Umieszczając drobne świecące sondy na czynnikach transkrypcyjnych – specjalnych substancjach chemicznych w komórkach, które kontrolują, czy gen jest „włączony”  lub „wyłączony” – naukowcy uzyskali niezwykły nowy wgląd w sposób kontrolowania genów. Co najważniejsze, odkryli oni, że czynniki transkrypcyjne działają nie jako pojedyncze cząsteczki, jak wcześniej sądzono, ale jako sferyczny, przypominający piłkę, klaster złożony z około siedmiu do dziesięciu cząsteczek o średnicy około 30 nanometrów. Odkrycie „nanopiłek” pomoże badaczom lepiej zrozumieć podstawowe sposoby działania genów. Może również dostarczyć ważnych informacji na temat problemów zdrowotnych ludzi związanych z szeregiem różnych zaburzeń genetycznych, w tym zaburzeń nowotworowych.

Badania, wspierane przez Radę Badań Biotechnologicznych i Nauk Biologicznych (BBSRC), zostały przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu w Yorku oraz Uniwersytetu w Gothenburgu i Chalmers University of Technology w Szwecji.

Rzeczywiste nanopiłki

Naukowcy zastosowali zaawansowaną mikroskopię super-rozdzielczą, aby przyjrzeć się „nanopiłkom” w czasie rzeczywistym, używając tego samego rodzaju komórek drożdży wykorzystywanych do pieczenia i warzenia piwa. Profesor Mark Leake, który prowadził badania, powiedział: „Nasza zdolność widzenia wewnątrz żywych komórek, jednej cząsteczki na raz, po prostu zapiera dech w piersiach”.

Profesor Leake powiedział: „Dowiedzieliśmy się, że rozmiar nanopiłek jest niezwykle zbliżony do szczelin między DNA, gdy jest on zwinięty wewnątrz jądra komórki, uzyskuje się niewielkie różnice między oddzielonymi pasmami DNA, które przypominają siatkę w sieci rybackiej, a rozmiar tej siatki jest bardzo zbliżony do rozmiaru piłek nano. Oznacza to, że „nanopiłki” mogą przetaczać się wzdłuż segmentów DNA. Następnie przeskakują do innego pobliskiego segmentu, co pozwala takiej strukturze znaleźć specyficzny gen”.

Włączanie i wyłączanie genów

Geny powstają z DNA, tak zwanej cząsteczki życia. Od odkrycia, że ​​DNA ma kształt podwójnej helisy, wiele dowiedzieliśmy się o czynnikach transkrypcyjnych. Mogą one kontrolować czy gen jest „włączony” czy „wyłączony”. Jeśli gen jest „włączony”, wyspecjalizowana mechanika molekularna w komórce odczytuje jego kod genetyczny. Następnie przekształca go w pojedynczą cząsteczkę białkową. Dzięki temu można utworzyć tysiące różnych rodzajów cząsteczek białek. Gdy oddziałują, mogą kierować budową wszystkich niezwykłych struktur znajdujących się w żywych komórkach.

Geny a nowotwory

Proces kontrolowania, które geny są „włączane”  w dowolnym momencie w czasie, ma fundamentalne znaczenie dla całego życia. W szczególności dysfunkcyjne przełączanie genów może prowadzić do niekontrolowanych wzrostów i podziałów komórek. Może to ostatecznie może prowadzić do powstania zmian nowotworowych.

Te nowe badania mogą pomóc w zrozumieniu problemów zdrowotnych ludzi związanych z szeregiem różnych zaburzeń genetycznych. Następnym etapem będzie rozszerzenie badań na bardziej złożone typy komórek niż drożdże. Ostatecznie – na komórki ludzkie.

Źródło: https://www.sciencedaily.com/

Redaktor: Aleksandra Laska