Connect with us

Наука

Открыт новый механизм управления активностью генов

Published

on

Биологи выяснили, что активность многих генов растений зависит не только от их собственной структуры и формы их белковой «обертки», но и того, в какой части ядра клеток они находятся

ТАСС, 20 ноября. Японские молекулярные биологи выяснили, что активность многих генов растений зависит не только от их собственной структуры и формы их белковой "обертки", но и того, в какой части ядра клеток они находятся. Об этом в пятницу сообщила пресс-служба университета Токио со ссылкой на статью в журнале Nature Communications.

"Как правило, оболочке ядра клеток во всех учебниках молекулярной биологии уделяется минимальное значение. Мы показали, что геном растений не дрейфует бесцельно внутри ядра их клеток. Мы предполагаем, что положение тех или иных участков ДНК относительно оболочки ядра не является случайным", — заявил Сатихиро Мацунага, профессор университета Токио, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Манера работы фактически всех генов зависит не только от их структуры, но и того, как "упакована" та часть нити ДНК, где они находятся, и как она взаимодействует с окружающими сегментами генома. За последние годы ученые открыли десятки клеточных механизмов, которые повышают или понижают активность генов, нанося на их белковую упаковку особые молекулярные метки или другим образом меняя их "читаемость".

Подобные механизмы генетической активности позволяют клеткам очень быстро адаптироваться к новым условиям среды или гибко менять программу поведения в ответ на появление определенных факторов. К примеру, некоторые растения используют эпигенетические метки для того, чтобы "запоминать" засухи, приспосабливаться к ним и передавать эту информацию потомкам.

Ядро и гены

Профессор Мацунага и его коллеги открыли еще один возможный механизм управления активностью генов, характерный только для растений, наблюдая за тем, как менялась форма ядра клеток арабидопсиса, близкого родича капусты, в разных фазах их жизни, а также отслеживая то, как искусственные изменения в его очертаниях влияли на жизнедеятельность флоры.

Для этого ученые удаляли один из четырех генов из семейства CRWN, кодирующих белки оболочки ядра, и отслеживали то, как менялась его форма и активность всех остальных значимых участков ДНК, а также поведение и облик растений. Как показали эти опыты, удаление любого из четырех генов радикальным образом меняло жизнедеятельность саженцев, резко снизив активность генов, связанных с выводом меди и некоторых других веществ из их клеток.

В результате этого рост таких генно-модифицированных растений резко замедлялся, если те попадали в почву с высоким содержанием меди, несмотря на то, что структура и "упаковка" их ДНК была такой же, как и у саженцев арабидопсиса из контрольной группы, не реагировавших на ионы металла подобным образом.

Последующие наблюдения показали, что эти изменения в активности генов были напрямую связаны с изменениями в форме ядра. Как выяснили исследователи, все гены, отвечавшие за вывод ионов меди из клеток арабидопсиса, находились рядом с оболочкой ядра при отсутствии мутаций в генах CRWN, но оказывались в его глубинных слоях при их появлении.

Как считает профессор Мацунага, это говорит о том, что оболочка ядер растительных клеток непосредственно влияет на считываемость и уровень активности их генов. Дальнейшее изучение этой особенности растений поможет понять, какую роль в их жизни играют взаимодействия между оболочкой ядер их клеток и генами, а также оценить их "вклад" в эволюцию современной флоры, отметили ученые.

Наука

В ускоренном развитии болезни Альцгеймера обвинили тревожность и депрессию

Published

on

Однако как именно они влияют на это заболевание, ученые пока не знают

В ускоренном развитии болезни Альцгеймера обвинили тревожность и депрессию

© Atthapon Raksthaput/Shutterstock/FOTODOM

ТАСС, 24 ноября. Ученые обнаружили, что у тех пациентов с болезнью Альцгеймера, которые часто испытывают депрессию и тревожность, заболевание может развиваться быстрее. Об этом они рассказали на ежегодной конференции Радиологического общества Северной Америки (RSNA).

"Мы пока еще плохо понимаем то, как именно угасание остроты ума и тревожные состояния связаны между собой. То есть пока не понятно, являются ли эти психические нарушения одним из симптомов болезни Альцгеймера, возникновение которой связано с тем, что память ее носителей угасает, или же тревожные состояния ускоряют развитие деменции сами по себе", – рассказала Мария Спампинато, профессор Медицинского университета Южной Каролины (США) и один из авторов исследования.

Ученые предполагают, что главный признак и возможная причина развития болезни Альцгеймера – это накопление внутри клеток мозга патогенного белка бета-амилоида. Он представляет собой обрывки белка APP, который играет важную роль в формировании связей между нейронами. По пока неизвестным причинам процесс переработки этого белка нарушается.

Ученые давно пытаются понять, что именно служит причиной развития болезни Альцгеймера или же ускоряет ее появление. К примеру, за последние годы биологи нашли десятки генетических факторов риска, которые повышают вероятность ее развития. Самым большим из них пока остается вариация E4 в гене APOE. Если у человека появляется две ее копии, шансы на приобретение старческого слабоумия вырастают в 15 раз.

Новые факторы риска

Спампинато и ее коллеги открыли еще один возможный фактор риска, который может ускорять развитие болезни Альцгеймера. В ходе своего исследования они анализировали снимки МРТ мозга трех сотен пожилых пациентов с легкими нарушениями работы памяти и сознания.

За время наблюдения у 72 из них диагностировали полноценную болезнь Альцгеймера. Состояние остальных пациентов не изменилось. Благодаря этому ученые проследили за тем, как различные факторы, в том числе наличие или отсутствие вариации E4 в гене APOE, влияют на скорость развития этого заболевания.

С одной стороны, их наблюдения подтвердили, что появление мутаций в этом участке ДНК действительно очень сильно влияло как на вероятность появления, так и на скорость развития болезни Альцгеймера. С другой, Спампинато и ее коллеги выяснили, что добровольцы, у которых проявилась болезнь Альцгеймера, не только очень часто были носителями вариации E4 в гене APOE, но и страдали от так называемых тревожных состояний.

Так ученые называют психические расстройства, при которых человек начинает постоянно и неконтролируемо волноваться и паниковать без существенных на то причин. Нейрофизиологи предполагают, что тревожные состояния возникают из-за нарушений в работе миндалевидного тела мозга, которое отвечает за обработку страха и других эмоций.

Как именно эти психологические расстройства могут быть связаны с ускоренным развитием болезни Альцгеймера, ученые пока не могут точно сказать. Спампинато и ее коллеги надеются, что дальнейшие наблюдения за тем, как будет меняться структура мозга и ясность сознания добровольцев в ближайшие годы, помогут им найти ответ на этот вопрос.

Continue Reading

Наука

Ученые создали самый маленький накопитель памяти

Published

on

Он занимает площадь всего в квадратный нанометр

Ученые создали самый маленький накопитель памяти

© TnkImages/Shutterstock/FOTODOM, архив

На основе дисульфида молибдена американские ученые создали накопитель памяти толщиной в один атом. Плотность записи информации на такой накопитель примерно в 100 раз больше, чем у современных флэш-накопителей. Статью с описанием устройства опубликовал научный журнал Nature Nanotechnology.

Новое устройство представляет собой мемристор – так ученые называют элементы памяти, которые меняют свое сопротивление в зависимости от электрического заряда, который через них прошел.

Мемристоры могут "запоминать" заряд, благодаря чему их можно использовать как замену транзисторам. Мемристоры работают быстрее современной флэш-памяти, кроме того, на них можно записать больше данных при том же размере устройства.

Толщиной в атом

Ранее считалось, что очень тонкие материалы, толщина которых приближается к размеру атома, не могут быть мемристорами. Однако опыты группы ученых под руководством Деджи Акинванде из Техасского университета в Остине (США) показали, что это не так.

Два года назад они продемонстрировали, что мемристорные свойства может проявлять практически двумерный материал на основе нитрида бора (h-BN) – его толщина составляла всего треть нанометра, то есть он был в три миллиарда раз меньше метра. Такое устройство ученые назвали атомристором, поскольку его толщина сопоставима с размерами одного атома.

В новом исследовании Акинванде с коллегами добился еще большего успеха. На основе одноатомного слоя дисульфида молибдена (MoS2) они создали еще более миниатюрное устройство. Его площадь составляет всего один квадратный нанометр.

Тесты устройства показали, что плотность записи информации на него может составлять около 25 ТБ/см2. Это примерно в 100 раз больше, чем у современных флэш-накопителей. Ученые надеются, что если такие устройства дойдут до промышленного производства, то станут основой для нейроморфных вычислительных систем, новых систем радиосвязи и многого другого.

Continue Reading

Наука

У заразного рака тасманских дьяволов нашли еще пять форм

Published

on

Еще четыре года назад ученые полагали, что существует две распространяющиеся параллельно разновидности рака DFTD

ТАСС, 24 ноября. Международный коллектив генетиков выяснил, что заразный рак тасманских дьяволов DFT1, одна из двух разновидностей болезни DFTD, на самом деле вызывается пятью разными формами опухолей, о существовании которых ученые раньше не знали. Результаты их исследования были опубликованы в статье в журнале PLoS One.

"Распространение DFT1, а также последующее появление второй вариации этой болезни DFT2, поставило тасманских дьяволов на грань вымирания. Мы надеемся, что наши открытия помогут точнее прогнозировать ход развития эпидемии и оценивать то, насколько действенными окажутся те меры по спасению дьяволов, которые мы сейчас разрабатываем", — заявила Элизабет Мерчисон, профессор Кембриджского университета (Великобритания), чьи слова приводит пресс-служба журнала.

По текущим представлениям ученых, болезнь DFTD, представляющая собой заразную раковую опухоль, начала распространяться среди тасманских дьяволов, небольших сумчатых хищников, примерно в середине 1990-х годов, уничтожив до 95% их популяции за первые два десятилетия текущего века. Четыре года назад Мерчисон и ее коллеги обнаружили, что на самом деле существует две разновидности рака DFTD, DFT1 и DFT2, распространяющиеся параллельно.

Это открытие, как отмечают профессор Мерчисон и ее коллеги, заставило ученых задуматься о том, существуют ли другие формы DFTD и как эта болезнь могла разделиться на две отдельных линии раковых клеток с разными наборами мутаций. Для ответа на эти вопросы биологи собрали и проанализировали геномы свыше 600 образцов опухолей типа DFT1, извлеченных из тела дьяволов в промежутке между 2003 и 2018 годами.

Расшифровав геномы клеток из каждого такого новообразования, исследователи сопоставили наборы мелких мутаций в них, отслеживая родственные связи и возможные пути эволюции этой вариации заразного рака тасманских дьяволов, чьим общим родоначальником, предположительно, выступила больная самка, укусившая первую жертву DFTD в середине 1990 годов.

Эволюция заразного рака

Эти наборы мутаций ученые дополнительно сравнили с тем, как были устроены геномы зараженных тасманских дьяволов, что позволило им понять, какие из "опечаток" в ДНК были непосредственно связаны с эволюцией рака и его приспособлением к распространению от одной особи к другой.

Анализ всех этих данных указал на то, что на рубеже веков существовало не две, а сразу пять разновидностей DFT1, обладавших своими собственными наборами мутаций. Две из них, получившие условные обозначения D и E, успели распространиться лишь среди небольшого числа животных, после чего они вымерли. Три других, A, B и C, продолжают распространяться в разных регионах Тасмании. На их долю приходится около 99% погибших сумчатых хищников.

В свою очередь, сравнение геномов опухолей этих трех типов показывает, что общий прародитель всех существующих линий DFT1 возник на северо-востоке острова, после чего он распространился в центральные и восточные регионы Тасмании, где численность и плотность населения тасманских дьяволов была особенно высокой в конце 1990-х годов. После этого он разделился на пять линий, начавших самостоятельную историю распространения.

Несмотря на существенные различия в их геномах, ученым удалось выделить несколько общих мутаций, характерных для всех трех существующих подтипов DFT1 и делающих их клетки почти незаметными для иммунитета новых жертв заразного рака. Другие распространенные мутации повышают способность раковых клеток к делению и миграциям.

Дальнейшее изучение этих "опечаток" в генах тасманских дьяволов, как надеются Мерчисон и ее коллеги, поможет понять, как защитить выживших сумчатых хищников от заражения DFTD, а также создать первые действенные методики лечения этой болезни. Кроме того, ученые планируют провести аналогичное исследование и для DFT2, чьим прародителем выступал другой тасманский дьявол, который, предположительно, был самцом.

Continue Reading
Advertisement

Последние новости

В ускоренном развитии болезни Альцгеймера обвинили тревожность и депрессию В ускоренном развитии болезни Альцгеймера обвинили тревожность и депрессию
Наука1 час ago

В ускоренном развитии болезни Альцгеймера обвинили тревожность и депрессию

Однако как именно они влияют на это заболевание, ученые пока не знают © Atthapon Raksthaput/Shutterstock/FOTODOM ТАСС, 24 ноября. Ученые обнаружили,...

Ученые создали самый маленький накопитель памяти Ученые создали самый маленький накопитель памяти
Наука1 час ago

Ученые создали самый маленький накопитель памяти

Он занимает площадь всего в квадратный нанометр © TnkImages/Shutterstock/FOTODOM, архив На основе дисульфида молибдена американские ученые создали накопитель памяти толщиной...

Наука1 час ago

У заразного рака тасманских дьяволов нашли еще пять форм

Еще четыре года назад ученые полагали, что существует две распространяющиеся параллельно разновидности рака DFTD ТАСС, 24 ноября. Международный коллектив генетиков выяснил,...

Ученые выяснили, как какао действует на мозг Ученые выяснили, как какао действует на мозг
Наука1 час ago

Ученые выяснили, как какао действует на мозг

В этом ему помогают растительные антиоксиданты – флаванолы © Pixel-Shot/Shutterstock/FOTODOM ТАСС, 24 ноября. Исследователи выяснили, что благотворное действие какао и...

Пять полезных свойств облепихи, о которых вы могли не знать Пять полезных свойств облепихи, о которых вы могли не знать
Здоровье3 часа ago

Пять полезных свойств облепихи, о которых вы могли не знать

© pixabay.com Облепиха — растение, полезные свойства которого содержаться не только в ягодах, но также в листьях, и даже в ветках. Ее по праву можно назвать настоящим суперфудом, недорогим...

В мире3 часа ago

В США треть родителей сочли, что День благодарения с семьей стоит риска заболеть COVID

Москва. 24 ноября. INTERFAX.RU — В США 35% родителей считают, что собираться с близкими на День благодарения в период коронавируса...

Правила работы экономики в условиях пандемии примут до конца ноября Правила работы экономики в условиях пандемии примут до конца ноября
Экономика4 часа ago

Правила работы экономики в условиях пандемии примут до конца ноября

Дом правительства РФ © РИА Новости. Антон Денисов Читать 1prime.ru в МОСКВА, 24 ноя — ПРАЙМ. Премьер-министр РФ Михаил Мишустин поручил...

Мишустин подписал постановление о продлении выплат помогающим больным с COVID-19 Мишустин подписал постановление о продлении выплат помогающим больным с COVID-19
Экономика4 часа ago

Мишустин подписал постановление о продлении выплат помогающим больным с COVID-19

Премьер-министр РФ М. Мишустин провел совещание с вице-премьерами РФ © РИА Новости. Александр Астафьев Читать 1prime.ru в МОСКВА, 24 ноя —...

В мире4 часа ago

GM отзывает 5,9 млн автомобилей в США

Москва. 24 ноября. INTERFAX.RU — Американский автопроизводитель General Motors Co. согласился отозвать 5,9 млн внедорожников и легковых грузовиков для замены...

Промышленный индекс Dow Jones впервые поднялся выше 30 тысяч пунктов Промышленный индекс Dow Jones впервые поднялся выше 30 тысяч пунктов
Экономика4 часа ago

Промышленный индекс Dow Jones впервые поднялся выше 30 тысяч пунктов

» Здание Нью-Йоркской фондовой биржи © РИА Новости. Джина Мун Читать 1prime.ru в МОСКВА, 24 ноя — ПРАЙМ. Фондовый индекс Dow...

Популярное