Παράξενη συμπεριφορά:Νέα μελέτη εκθέτει ζωντανά κύτταρα σε μια συνθετική πρωτεΐνη

Image courtesy of Arizona State University

Ένας τρόπος προσέγγισης για την κατανόηση των διαφόρων συστατικών στους ζωντανούς οργανισμούς είναι να προσπαθήσει κανείς να τα δημιουργήσει τεχνητά, χρησιμοποιώντας αρχές της χημείας, της μηχανικής και της γενετικής. Μια ομάδα τεχνικών – που συνολικά αναφέρεται ως συνθετική βιολογία- έχει χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή αυτό-αντιγραφόμενων μορίων, τεχνητών μονοπατιών σε ζωντανά συστήματα και οργανισμούς.

 Μια ομάδα επιστημόνων από το πολιτειακό πανεπιστήμιο της Αριζόνα στο τμήμα βιο-σχεδιασμού καθώς και από το τμήμα φαρμακολογίας του πανεπιστημίου Midwestern, δημιούργησαν μια τεχνητή πρωτεΐνη στο εργαστήριο και εξέτασαν τους εκπληκτικούς τρόπους με τους οποίους τα ζωντανά κύτταρα αποκρίνονται σε αυτήν. «Αν πάρεις μια πρωτεΐνη που δημιουργήθηκε σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα και τη βάλεις στο εσωτερικό ενός κυττάρου, θα λειτουργεί;», αναρωτιέται ο Chaput. «Το κύτταρο την αναγνωρίζει; Η μήπως την “μασά και την φτύνει”» Αυτή η ανεξερεύνητη περιοχή αντιπροσωπεύει έναν νέο πεδίο για τη συνθετική βιολογία και ίσως τελικά οδηγήσει σε μια ανάπτυξη καινοτόμων θεραπευτικών παραγόντων».

 Τα αποτελέσματα της έρευνας, όπως περιγράφονται online στο περιοδικό ACS Chemical Biology, περιγράφουν μια παράξενη ομάδα προσαρμογών από βακτηριακά κύτταρα του Escherichia coli που εκτίθενται σε μια συνθετική πρωτεΐνη που ονομάστηκε DX. Στο εσωτερικό του κυττάρου, οι πρωτεΐνες DX προσδένονται σε μόρια ATP, την ενεργειακή πηγή που χρειάζονται όλες οι βιολογικές ενότητες. «Το ATP είναι το ενεργειακό νόμισμα της ζωής,» εξηγεί ο Chaput.

 «Οι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί του ATP περιέχουν την απαραίτητη ενέργεια για να διεξάγονται οι αντιδράσεις στα ζωντανά συστήματα, και απελευθερώνουν την αποθηκευμένη ενέργεια όταν αυτοί οι δεσμοί διασπώνται χημικά. Η εξάντληση του διαθέσιμου ενδοκυτταρικού ATP από την πρόσδεση της DX διακόπτει τη φυσιολογική μεταβολική δραστηριότητα στα κύτταρα, εμποδίζοντας τα από το διαχωρισμό (αν και συνεχίζουν να αυξάνονται).

Μετά από έκθεση στη DX, τα φυσιολογικά σφαιρικού σχήματος βακτήρια E. Coli αναπτύσσονται σε επιμήκη ινίδια. Μέσα στα ινώδη βακτήρια, πυκνές ενδοκυτταρικές λιπιδιακές δομές δρουν για να διαχωρίσουν το κύτταρο σε κανονικά διαστήματα σε όλο το μήκος του. Αυτές οι ασυνήθιστες δομές, τις οποίες οι συγγραφείς ονομάζουν ενδολιποσώματα, αποτελούν ένα άνευ προηγουμένου φαινόμενο σε τέτοια κύτταρα. «Κάπου ανάμεσα στη γραμμή αυτής της ίνωσης, άλλες διαδικασίες αρχίζουν να συμβαίνουν τις οποίες δεν έχουμε πλήρως κατανοήσει σε γενετικό επίπεδο»», εξηγεί ο Chaput.

 «Αυτές οι πυκνές λιπιδιακές δομές σχηματίζονται σε πολύ φυσιολογικές περιοχές κατά μήκος του ινώδους κυττάρου και φαίνεται ότι αυτό μπορεί να αποτελεί ένα μηχανισμό άμυνας, επιτρέποντας στο κύτταρο να διαμερισματοποιηθεί μόνο του.» Αυτή η περίεργη προσαρμογή δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ σε βακτηριακά κύτταρα και φαίνεται μοναδική για έναν μονοκύτταρο οργανισμό.

Παράγοντας μια συνθετική πρωτεΐνη σαν τη DX, που μπορεί να μιμηθεί τα χαρακτηριστικά αναδίπλωσης των φυσικά σχηματιζόμενων πρωτεϊνών και να προσδεθεί με έναν μεταβολίτη-κλειδί όπως το ATP, δεν είναι καθόλου εύκολο. Μια έξυπνη στρατηγική, γνωστή ως απεικόνιση mRNA (mRNA display), χρησιμοποιήθηκε για να παράγει, να συντονίσει και να ενισχύσει συνθετικές πρωτεΐνες ικανές να προσδένονται σε ATP με υψηλή συγγένεια και ειδικότητα, όπως θα έκανε και μια φυσιολογικά σχηματισμένη πρωτεΐνη δέσμευσης στο ATP.

Κείμενο μεταφρασμένο-προσαρμοσμένο από:Arizona State University (2012, December 27). Strange behavior: New study exposes living cells to synthetic protein. ScienceDaily. Retrieved December 30, 2012, from http://www.sciencedaily.com­/releases/2012/12/121227143001.htm

Journal Reference:
  1. Shaleen B. Korch, Joshua M. Stomel, Megan A. León, Matt A. Hamada, Christine R. Stevenson, Brent W. Simpson, Sunil K. Gujulla, John C. Chaput. ATP Sequestration by a Synthetic ATP-Binding Protein Leads to Novel Phenotypic Changes inEscherichia coliACS Chemical Biology, 2012; : 121203123002005 DOI: 10.1021/cb3004786
earthsos.gr/earthsos.blogspot.com

Επιστήμονες ανακαλύπτουν πιθανά δομικά στοιχεία αρχαίων γενετικών συστημάτων σε πρωτόγονους οργανισμούς

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι πριν την έλευση του DNA ως του κύριου γεντικού υλικού της Γης, οι πρώιμες μορφές ζωής χρησιμοποιούσαν το RNA για να κωδικοποιήσουν τις γενετικές οδηγίες. Σε τι είδους γενετικά μόρια βασίστηκε η ζωή πριν το RNA? Η απάντηση ίσως είναι AEG, ένα μικρό μόριο που όταν συνδέεται σε αλυσίδες σχηματίζει μια “σπονδυλική στήλη" για τα πεπτιδικά νουκλεϊκά οξέα, που έχει υποτεθεί ότι αποτελούν τα πρώτα γενετικά μόρια.

Το συνθετικό AEG έχει μελετηθεί από την φαρμακευτική βιομηχανία σαν ένας πιθανός αποσιωπητής γονιδίων με σκοπό τη παύση ή την καθυστέρηση συγκεκριμένων γενετικών ασθενειών. Το μόνο πρόβλημα με αυτή τη θεωρία είναι ότι μέχρι τώρα, το ΑΕG είναι άγνωστό στη φύση. Μια ομάδα επιστημόνων από τις ΗΠΑ και τη Σουηδία ανακοίνωσαν ότι έχουν ανακαλύψει το AEG σε κυανοβακτήρια που πιστεύεται ότι αποτελούν κάποιους από τους πιο πρωτόγονους οργανισμούς στη Γη.

Η αντοχή των κυανοβακτηρίων ως προς τα ακραία περιβάλλοντα είναι αξιοσημείωτη. “ Η ανακάλυψη του AEG στα κυανοβακτήρια ήταν απρόσμενη” εξηγεί ο Dr Paul Alan Cox, συντελεστής της δημοσίευσης στο περιοδικό PLOS ONE.

 Για να καθορίσουν το πόσο διαδεδομένη είναι η παραγωγή του AEG ανάμεσα στα κυανοβακτήρια, οι επιστήμονες ανέλυσαν καλλιέργειες αρχαϊκών κυανοβακτηρίων. Συνέλλεξαν επίσης δείγματα κυανοβακτηρίων από Γκουάμ, Ιαπωνία, Κατάρ, καθώς επίσης και από την έρημο Γκόμπι της Μογγολίας. Σε όλα τα δείγματα διαπιστώθηκε παραγωγή του AEG.

 Ο καθηγητής Leopold Ilag και ο φοιτητής Liying Jiang από το τμήμα αναλυτικής χημείας του πανεπιστημίου της Στοκχόλμης ανέλυσαν τα ίδια δείγματα και οδηγήθηκαν στα ίδια αποτελέσματα: τα κυανοβακτήρια παράγουν AEG. Ενώ η ανάλυση είναι δεδομένη, η σημασία της για έρευνες που αφορούν τις πρώιμες μορφές ζωής στη Γη παραμένει αβέβαιη.

 Αξίζει να αναφερθεί η σημασία του AEG για τη φαρμακευτική καθώς φαίνεται ότι συνθετικά πολυμερή AEG μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη γονιδιακή αποσιώπηση, κάτι που μπορεί να εφαρμοστεί για τη θεραπεία γενετικών ασθενειών αλλά και στον καρκίνο.

Κείμενο μεταφρασμένο-προσαρμοσμένο από:

Weber State University (2012, November 9). Scientists discover possible building blocks of ancient genetic systems in Earth's most primitive organisms. ScienceDaily. Retrieved November 13, 2012, from http://www.sciencedaily.com­/releases/2012/11/121110093550.htm

Εικόνα από: Wikipedia

Journal Reference:
Sandra Anne Banack, James S. Metcalf, Liying Jiang, Derek Craighead, Leopold L. Ilag, Paul Alan Cox.Cyanobacteria Produce N-(2-Aminoethyl)Glycine, a Backbone for Peptide Nucleic Acids Which May Have Been the First Genetic Molecules for Life on Earth.PLoS ONE, 2012; 7 (11): e49043 DOI:10.1371/journal.pone.0049043

earthsos.gr/earthsos.blogspot.com

Αυτοκρατορικός πιγκουίνος



  • Οι αυτοκρατορικοί είναι οι πιο μεγάλοι από όλους τους πιγκουίνους- ένα μέσο πτηνό όρθιο φτάνει σε ύψος τα 115 εκατοστά. 
  • Δεν έχουν φτερά και ζουν στον Ανταρκτικό πάγο καθώς και στα περιβάλλοντα παγωμένα νερά. Οι πιγκουίνοι επιστρατεύουν διάφορες φυσιολογικές προσαρμογές και συνεργατικές συμπεριφορές με σκοπό την αντιμετώπιση ενός απίστευτα σκληρού περιβάλλοντος όπου η θερμοκρασία μπορεί να φτάσει τους -60 βαθμούς Κελσίου. 
  • Συνωστίζονται για να ξεφύγουν από τον παγωμένο άνεμο και να διατηρήσουν τη θερμότητα. Ορισμένοι πιγκουίνοι στέκονται στην παγωμένη περίμετρο και μόλις ένας πιγκουίνος που βρίσκεται στο εσωτερικό ζεσταθεί, δίνει τη θέση του σε κάποιον που βρίσκεται περιμετρικά. 
  • Οι αυτοκρατορικοί πιγκουίνοι ξοδεύουν τον μακρύ χειμώνα στον ανοιχτό πάγο- και αναπαράγονται μάλιστα κατά τη διάρκεια αυτής της εποχής. 
  • Τα θηλυκά γεννούν ένα μοναδικό αυγό και γρήγορα το αφήνουν πίσω. Έπειτα παίρνουν μέρος σε ένα εκτεταμένο κυνήγι που διαρκεί δύο μήνες! Τα θηλυκά ίσως χρειαστεί να ταξιδέψουν 80 χιλιόμετρα ανάλογα με την έκταση του πάγου, για να φτάσουν τον ανοιχτό ωκεανό, όπου θα φάνε ψάρια, καλαμάρια και γαρίδες. Στη θάλασσα, οι αυτοκρατορικοί πιγκουίνοι μπορούν να καταδυθούν σε βάθος μέχρι τα 565 μέτρα- πιο βαθιά από οποιοδήποτε άλλο πουλί- και μπορούν να μείνουν κάτω από το νερό για περισσότερο από 20 λεπτά.
  •  Οι αρσενικοί αυτοκρατορικοί κρατούν τα αυγά ζεστά, αλλά δεν κάθονται πάνω σε αυτά όπως άλλα πτηνά. Τα αρσενικά στέκονται και προστατεύουν τα αυγά ισορροπώντας τα στα πόδια τους και καλύπτοντας τα με το χνουδωτό δέρμα τους (brood pouch). Κατά τη διάρκεια του δίμηνου babysitting, τα αρσενικά δεν τρώνε τίποτα και βρίσκονται στο έλεος των Ανταρκτικών στοιχείων. Όταν οι θηλυκοί πιγκουίνοι επιστρέψουν στον τόπο αναπαραγωγής, φέρνουν μια κοιλιά γεμάτη φαγητό το οποίο αναρροφούν για τους νεοσσούς, ενώ οι αρσενικοί φτάνουν στη θάλασσα προς αναζήτηση τροφής γι’ αυτούς.
Κείμενο μεταφρασμένο-προσαρμοσμένο από : National Geographic
Εικόνα από: Wikipedia

earthsos.gr

Δηλητηριώδεις αράχνες: Μαύρη χήρα


  • Οι μαύρες χήρες είναι τα πιο γνωστά είδη του γένους Latrodectus, της οικογένειας Theridiidae που περιλαμβάνει 31 αναγνωρισμένα είδη.  
  • Η έγχυση του νευροτοξικού δηλητηρίου λατροτοξίνη από αυτά τα είδη αποτελεί συγκριτικά μια επικίνδυνη «δαγκωνιά» που καταλήγει στην εμφάνιση της ασθένειας του λακτροδεκτισμού. 
  • Η θηλυκή μαύρη χήρα είναι πολύ επιβλαβής για τον άνθρωπο εξαιτίας των ασυνήθιστων μεγάλων δηλητηριωδών αδένων. Παρόλα αυτά η μαύρη χήρα σπάνια σκοτώνει ανθρώπους αν τους έχει παρασχεθεί ιατρική θεραπεία.
  • Η εμφάνιση του σεξουαλικού κανιβαλισμού στο Latrodectus από τη μεριά της θηλυκής αράχνης της έχει δώσει την ονομασία «μαύρη χήρα» 
  • Η θηλυκή Latrodectus ως επί το πλείστον τρώει τους αρσενικούς συντρόφους της μετά το ζευγάρωμα. Το κλειδί για αυτό το συμπέρασμα είναι η δραστικότητα του δηλητηρίου στα θηλυκά είδη, που είναι τουλάχιστον τρεις φορές πιο δραστικό σε σχέση με των αρσενικών. Γι’ αυτό, ακόμη και αν ένα αρσενικό δαγκώσει σε κατάσταση άμυνας ενώ δαγκώνεται από το θηλυκό, θα υποκύψει πιο απότομα και γι’ αυτό έχει μεγαλύτερη πιθανότητα να φαγωθεί.

    Κείμενο μεταφρασμένο-προσαρμοσμένο από Wikipedia/Εικόνα από Wikipedia
    earthsos.gr

Κουνούπι: Ίσως το πιο φονικό ζώο του πλανήτη!


  • Τα κουνούπια είναι μέλη μιας οικογένειας των Nematocera: την Culicidae. Τα κουνούπια μοιάζουν με τις οικογένειες Tipulidae και Chironomidae. 
  •  Πάνω από 3,500 είδη κουνουπιών έχουν ήδη περιγραφεί από διάφορα μέρη του κόσμου. Μερικά κουνούπια που τσιμπάνε ανθρώπους δρουν σα φορείς για διάφορες μολυσματικές ασθένειες. 
  • Αρκετοί επιστήμονες έχουν προτείνει ότι μια ολοκληρωτική εξουδετέρωση των κουνουπιών δε θα είχε σημαντικές οικολογικές επιπτώσεις. 
  •  Εξαιτίας των παρασίτων ελονοσίας που μεταφέρονται από το κουνούπι, το κουνούπι είναι υπεύθυνο για τους θανάτους περισσότερων από δύο εκατομμυρίων ανθρώπων το χρόνο. 
  •  Επί πρόσθετα, τα κουνούπια υπολογίζεται ότι μεταδίδουν ασθένειες σε περισσότερους από 70 εκατομμύρια ανθρώπους το χρόνο.

Στις τρεις τελευταίες εικόνες απεικονίζονται διάφορες λάρβες κουνουπιών
Κείμενο μεταφρασμένο-προσαρμοσμένο από Wikipedia

Καλή χρονιά!!!!