A tudósok beszámoltak arról, hogyan tud "ugrani" egy gén

A tudósok beszámoltak arról, hogyan tud "ugrani" egy gén
A tudósok beszámoltak arról, hogyan tud "ugrani" egy gén
Anonim

Közel ötven évvel azután, hogy egy mérföldkőnek számító tanulmány a későbbiekben ugrógének létezését javasolta, a tudósok megkapják az első egyértelmű pillanatfelvételt arról, hogy egyet a levegőben kaptak el.

A Science folyóirat július 7-i számában az UW-Madison csapata egy olyan enzim háromdimenziós, atomi szerkezetét írja le, amely lehetővé teszi, hogy egy baktériumban egy transzponálható genetikai elem "ugorjon" a DNS egyik részéből a másikba. másik.

A lap vezető szerzői, Ivan Rayment és Bill Reznikoff szerint ennek a fehérje-DNS komplexnek a szerkezete – amely a folyóirat borítóján szerepel – új keretet ad a kutatóknak az átültethető elemek működésének megértéséhez.A felfedezés felgyorsíthatja az AIDS-gátló új gyógyszerek keresését is.

"A transzponálható elemek képesek átalakítani a genomokat és elősegíteni a genetikai információk mozgását, például az antibiotikum-rezisztenciát" - mondja Reznikoff molekuláris genetikus.

A DNS transzponálása központi szerepet játszik a genetikában és az evolúcióban. A transzponálható elemek fontos forrásai a mutációknak, amelyeken a természetes szelekció működik. A tudósok becslése szerint például az emberi genom 30 százalékát a transzponálható elemek teszik ki.

A Science-ben a wisconsini csapat leírja az Escherischia coli Tn5 transzpozáz háromdimenziós szerkezetét, amely a Tn5 transzponálható elemhez kötődik. "Felfedezésünk fontos lépés az átültetés szerkezeti alapjainak megértésében" - mondja Rayment, krisztallográfus és molekuláris biológus.

A csapat megállapításai hatással vannak az AIDS-kutatókra, mivel a humán immunhiány-vírus-1 (HIV-1) a DNS-transzponáláshoz hasonló eljárást alkalmaz, hogy beépüljön az emberi DNS-be.

"Ahogy a transzpozázoknak nevezett enzimek lehetővé teszik a transzpozíciót, az integrázoknak nevezett enzimek katalizálják a hasonló eseményeket retrovírusokban, beleértve a HIV-1-et is" - mondja Rayment. "A kutatók mostanra öt különböző transzpozáz és integráz katalitikus magját tanulmányozták, és figyelemre méltó hasonlóságot mutatnak. Ezért az egyik tiszta képe jobban megérti az összes hasonlót."

Rayment és Reznikoff szerint az AIDS leküzdésére a gyógyszeripar kutatói olyan vegyületeket szűrnek, amelyek gátolhatják a HIV-1 integrázt. Mivel a HIV-1 integráz és a Tn5 transzpozáz szerkezete hasonló, a wisconsini tudósok úgy vélik, hogy most már van egy modellrendszerük, amely segíthet a tudósoknak azonosítani vagy megtervezni a HIV-1 elleni védekezésben hatékony vegyületeket.

A lap társszerzői közé tartozik Douglas Davies és Igor Goryshin. Davies Raymenttel dolgozott a DNS-enzim kristályok kifejlesztésén és röntgenkrisztallográfiával történő elemzésén.Goryshin, egy molekuláris biológus együtt dolgozott Reznikoffal a transzpozáz kifejlesztésében, izolálásában és tisztításában. A kutatócsoport – valamennyien a Mezőgazdasági és Élettudományi Főiskola Biokémiai Tanszékével – együtt dolgoztak a komplexum szerkezetének megoldásán.

1951-ben Barbara McClintock genetikus "szabályozó elemeket" javasolt a kukoricában megfigyelt genetikai mintázatok magyarázatára. Sok genetikus lassan ismerte fel McClintock felfedezésének fontosságát, amelyért 1983-ban Nobel-díjat kapott. A kutatók azonban azóta figyelemreméltó előrehaladást értek el a molekuláris természet transzponálható elemek megértésében.

A transzpozíciót kiváltó enzimek szerkezetére vonatkozó korábbi tanulmányok arra a magrégióra összpontosítottak, amely levágja az elemet a DNS-ből, mondja Rayment. A kutatók nem tudták, hogyan néz ki az egész enzim, vagy hogyan kötődik a DNS-hez, és hogyan lép kölcsönhatásba azzal. A fehérje-DNS komplex 3-dimenziós szerkezetének rögzítése lehetővé tette az UW-Madison csapatának, hogy sokkal tisztább képet mutasson arról, hogyan hatnak egymásra az enzim és a DNS molekuláris szinten.

A transzpozíció előtt a Tn5 transzpozáz egy kópiája a transzpozon egyik végén egy meghatározott régióhoz kötődik, egy második kópia pedig egy azonos régióhoz a másik végén. Egyik enzim sem tudja elvágni a DNS-t azon a helyen, amelyhez kötődik. Amikor az események hurkot hoznak létre a Tn5 transzponálható elemben, a két végén lévő enzim összeér. A wisconsini kutatás megmutatja, hogy a létrejövő fehérje-DNS komplex architektúrája hogyan pozícionálja az egyes enzimeket, így azok le tudják hasítani a transzponálható elem DNS másik végét a kezdeti kötőhelyről. A Tn5-enzim komplex ezután szabadon mozoghat, mielőtt behelyezné magát egy új helyre.

A kutatást támogatták: a Mezőgazdasági és Élettudományi Főiskola állami támogatása, valamint az Országos Általános Orvostudományi Intézet támogatása; Országos Arthritis és Mozgásszervi és Bőrbetegségek Intézete; az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma; és egy Vilas Associates-díjat az UW-Madisontól.

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Speciális patkók mérik a lovak gyorsulását, értékelik a rehabilitációs módszereket
Olvass tovább

Speciális patkók mérik a lovak gyorsulását, értékelik a rehabilitációs módszereket

A lovak leggyakrabban elszenvedett sérülései a lovasok által kifejtett nyomásból származnak, és annak ismerete, hogy a lovak mozgása milyen erőket fejt ki, rendkívül hasznos lehet az ilyen sérülések kezelésének mérlegelésekor. A Wageningeni Egyetem tudóscsoportja Johan van Leeuwen professzor vezetésével tanulmányokat végzett a különböző lovas technikák előnyeiről a sérülések kockázatának csökkentésében, valamint a lovak rehabilitációs módszerének előnyeiről.

Zöld megoldás a bioüzemanyag-termelésre: Növényekből származó enzimek
Olvass tovább

Zöld megoldás a bioüzemanyag-termelésre: Növényekből származó enzimek

Az alternatív tüzelőanyagok növényi anyagokból történő előállítására irányuló jelenlegi törekvések mellett olyan enzimekre van szükség, amelyek ezt az anyagot hasznosítható vegyületekké bontják le, ipari mennyiségben és alacsony költséggel. A Texas A&M Egyetem tudósainak egyik csoportja megoldást talált:

Smithsonian Coral Biodiversity Survey of Panama Gyöngyszigetek
Olvass tovább

Smithsonian Coral Biodiversity Survey of Panama Gyöngyszigetek

A Smithsonian Tropical Research Institute kutatói és munkatársaik átfogó felmérése a panamai Las Perlas-szigetcsoport korallok biológiai sokféleségéről világos védelmi ajánlásokat eredményezett egy új part menti kezelési tervhez. "A Las Perlas szigetcsoport természeti erőforrásainak védelmére vonatkozó stratégiák értékeléséhez alapvető információkat gyűjtöttünk össze a korallfajok elterjedésével kapcsolatban.

Az amerikai korallzátonyok fele „rossz” vagy „tisztességes” állapotban van, NOAA jelentése szerint
Olvass tovább

Az amerikai korallzátonyok fele „rossz” vagy „tisztességes” állapotban van, NOAA jelentése szerint

Az Egyesült Államok joghatósága alá tartozó korallzátonyok állapotáról szóló új NOAA-elemzés szerint az Egyesült Államok korallzátonyok ökoszisztémáinak csaknem fele „rossz” vagy „megfelelő” állapotban van. A július 7-én kiadott jelentés, Az Egyesült Államok és a csendes-óceáni szabadon társult államok korallzátony-ökoszisztémáinak állapota:

Fiatalkori delfin életveszélyes törmeléktől megszabadulva
Olvass tovább

Fiatalkori delfin életveszélyes törmeléktől megszabadulva

A Délkeleti Regionális Tengeri Emlősök Stranding Hálózatának tagjai kedden sikeresen eltávolították a fekete gumiszíjat, amelyet egy fiatal palackorrú delfin feje köré tekert, elkerülve ezzel az életveszélyes sérülést. Összehangolt erőfeszítéssel a NOAA és a hálózat tagjai megtalálták a fiatal delfint a Wilmington folyóban, amely a tengerparton belüli vízi út része Savannah (Ga.

A madarak éjszaka együtt vándorolnak szétszórt állományokban, egy új tanulmány szerint
Olvass tovább

A madarak éjszaka együtt vándorolnak szétszórt állományokban, egy új tanulmány szerint

Egy új elemzés szerint a madarak nem repülnek egyedül éjszakai vándorláskor. Egyes madarak legalább együtt maradnak vándorútjukon, és akkor is együtt repülnek, ha legalább 200 méteres távolságra vannak egymástól. Az Illinoisi Egyetem és az Illinois Natural History Survey kutatói által készített tanulmány júliusban jelenik meg az Integrative and Comparative Biology folyóiratban.

Az egyszerű életforma 700 millió évvel korábban létezhetett, mint azt korábban gondolták
Olvass tovább

Az egyszerű életforma 700 millió évvel korábban létezhetett, mint azt korábban gondolták

A földi élet kezdetének elfogadott időkeretét most megkérdőjelezi a Curtin Műszaki Egyetem vezette tudóscsoport, miután a nyugat-ausztráliai Jack Hillsből származó gyémántokban megtalálta a legkorábbi életformák kulcsfontosságú mutatóját. A Jack Hills-i cirkonkristályok belsejében rekedt 4,2 milliárd éves gyémántok a Föld szénének legrégebbi ismert mintái.

A tudósok három dimenzióban integrálják az adatokat, hogy tanulmányozzák a fiatal halakra gyakorolt ​​éghajlati hatásokat
Olvass tovább

A tudósok három dimenzióban integrálják az adatokat, hogy tanulmányozzák a fiatal halakra gyakorolt ​​éghajlati hatásokat

A felszínről nézve a New Jersey északi részének és a New York állambeli Long Island partjainál lévő két óceáni terület ugyanúgy néz ki. A NOAA tudósai szerint azonban a négy négyzetmérföldes foltok nem is különbözhetnek egymástól, mivel valós idejű víz alatti képeket és környezeti adatokat tekintenek meg, hogy megpróbálják kitalálni, mi él ott, és hogyan befolyásolja a klímaváltozás a tengeri élővilágot, különösen a nagyon fiatal halakat.

A szén-dioxid megkötésére vonatkozó ösztönzők nem védik a fajokat
Olvass tovább

A szén-dioxid megkötésére vonatkozó ösztönzők nem védik a fajokat

Az oregoni Willamette-medencében lévő vidéki földtulajdonosok fizetése a veszélyeztetett állatok védelméért nem feltétlenül jelenti azt, hogy az újonnan megőrzött fáik és növényeik több szenet fognak felszívni a légkörből, és fordítva – állapította meg egy új tanulmány.

Kína programjai célja a környezet helyreállítása és az emberek megsegítése
Olvass tovább

Kína programjai célja a környezet helyreállítása és az emberek megsegítése

A Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban megjelent új kutatás szerint A világ két legnagyobb környezetvédelmi programja Kínában általában sikeres, bár a kulcsfontosságú reformok a világ többi részének modelljévé alakíthatják őket.