Informație

De cât timp trebuie să intre în vigoare diferitele mecanisme de reglare a genelor?


Mă gândesc la mecanismele majore de reglare, cum ar fi factorii generali de transcripție, activatorii, represorii și interferența ARN.

Dacă s-ar activa gene regulatoare inactive care utilizează fiecare dintre diferitele mecanisme, care ar fi întârzierea (în medie) între fiecare dintre acele gene și efectul lor de reglare din aval?


Oamenii spun adesea în mod imprecis că tipul de reglementare are loc în ordinea mai multor minute până la ore și că poate fi la fel de precis pe cât puteți obține, având în vedere cinetica variabilă a oricărei căi date.

De asemenea, toate genele din eucariote necesită factori generali de transcripție, dar practic toți necesită activatori să acționeze mai întâi pentru a recruta componentele modificatoare ale GTF și ale histonelor (care permit GTF-urilor și prietenului lor ARN polimeraza să acceseze genele). Deci, acestea sunt în general în aval de activatori și recrutarea lor face parte din ceea ce contribuie la cinetica în euakryotes.

Pentru ARNi, cinetica eliminării în ARNi ar putea depinde în mare măsură de rata de degradare a proteinei (care este MARI variabilă). Chiar dacă eliminați ARNm, proteina este încă acolo până se degradează. Dacă în mod normal se degradează rapid, cinetica degradării ARNm va fi limitativă. Dacă este lent, atunci trebuie să așteptați ca proteina să fie degradată de mecanismele sale naturale (https://en.wikipedia.org/wiki/Proteasome).

Sigma spune că efectele ARNi pot fi observate în aproximativ 24 de ore

http://www.sigmaaldrich.com/life-science/functional-genomics-and-rnai/sirna/learning-center/mission-sup-reg0/experimental-design0.html#s3

Termo implică ceva similar, spunând că efectele ARNi pot fi observate timp de 5-7 zile după transfecție (adică ele implică faptul că poate fi văzut după o zi).

https://www.thermofisher.com/ca/en/home/references/ambion-tech-support/rnai-sirna/tech-notes/duration-of-sirna-induced-silencing.html


Efectele a patru mecanisme de reglementare diferite asupra dinamicii cascadelor de reglementare a genelor

Cascadele de reglare a genelor (GRC) sunt motive comune în rețelele moleculare celulare. O funcție logică dată în aceste cascade, cum ar fi reprimarea activității unui factor de transcripție, poate fi implementată de un număr de mecanisme de reglare diferite. Consecințele potențiale pentru performanța dinamică a GRC a alegerii unui mecanism față de altul nu au fost analizate sistematic. Aici, raportăm construcția unui GRC sintetic în Escherichia coli, ceea ce ne permite pentru prima dată să comparăm și să contrastăm direct dinamica a patru mecanisme de reglare diferite, afectând transcripția, traducerea, stabilitatea sau activitatea unui represor transcripțional. Am dezvoltat un model matematic motivat biologic, care este suficient pentru a reproduce dinamica răspunsului determinată de măsurători experimentale. Folosind modelul, am explorat dinamica potențială de răspuns pe care GRC construită o poate realiza. Concluzionăm că diferențele dinamice dintre mecanismele de reglementare la un pas individual într-un GRC sunt adesea ascunse în performanța generală a GRC și sugerăm că prezența unui anumit mecanism de reglementare într-un anumit mediu de rețea nu înseamnă neapărat că reprezintă un singur optim soluție evolutivă.


Cursul 13: Reglarea genelor

Descărcați videoclipul din iTunes U sau Internet Archive.

Subiecte acoperite: Reglementarea genelor

Instructori: Prof. Eric Lander

Prelegerea 10: Biolo molecular.

Prelegerea 11: Biolo molecular.

Prelegerea 12: Biolo molecular.

Cursul 13: Reglarea genelor

Prelegerea 14: Protein Localiz.

Cursul 15: ADN recombinant 1

Cursul 16: ADN recombinant 2

Cursul 17: ADN recombinant 3

Cursul 18: ADN recombinant 4

Cursul 19: Ciclul celular / semn.

Cursul 26: Sistemul nervos 1

Cursul 27: Sistemul nervos 2

Prelegerea 28: Sistemul nervos 3

Prelegerea 29: Celule stem / Clon.

Prelegerea 30: Celule stem / Clon.

Prelegerea 31: Medic molecular.

Prelegerea 32: Molecular Evolu.

Prelegerea 33: Medic molecular.

Prelegerea 34: Polimorf uman.

Prelegerea 35: Polimorf uman.

Buna dimineata. Buna dimineata.

Deci, ceea ce aș vrea să fac astăzi este să abordez tema noastră de bază a biologiei moleculare. Am vorbit despre replicarea ADN-ului.

Transcrierea ADN-ului în ARN și translația ARN-ului în proteine. Am discutat ultima dată câteva dintre variațiile dintre diferitele tipuri de organisme: viruși, procariote, eucariote, în ceea ce privește detaliile modului în care fac, în general, că bacteriile au cromozomi ADN circulari, de obicei că eucariotele au cromozomi liniari etc. Aș dori să vorbesc despre astăzi este variație, dar variația nu între organisme, ci în interiorul unui organism din când în când și din loc în loc, și anume, cum se întâmplă ca unele gene sau activități genetice să fie activate, în unele ocazii, și oprite alte ocazii. Aceasta este, evident, o problemă foarte importantă pentru un organism, în special pentru cineva ca tine, care este un organism multi-celular și are aceeași instrucțiune ADN în toate celulele tale.

Este evident destul de important să vă asigurați că același cod de bază face lucruri diferite în celule diferite.

Este important, de asemenea, pentru o bacterie să vă asigurați că face lucruri diferite în momente diferite, în funcție de mediul în care se află. Deci, voi vorbi despre un sistem foarte special astăzi ca o ilustrare a modului în care genele sunt reglementate, dar înainte de a face asta, să întrebăm, unde sunt diferitele locuri din această imagine?

ADN-ul merge la ADN-ul merge la ARN-ul merge la proteine, în care s-ar putea, în principiu, să reglați activitatea unei gene. Ai putea regla activitatea unei gene modificând de fapt ADN-ul codificat în genom? De ce nu? Pentru că ce? Devine o genă diferită. Da, asta este doar o definiție.

De ce nu ar putea celula să decidă doar că vreau ca această genă să se schimbe într-un fel? Nu știu, voi modifica secvența ADN într-un fel. Și asta va face ca gena să funcționeze.

S-ar putea întâmpla asta? Este permis? Da, se întâmplă.

Nu este cel mai obișnuit lucru și nu este lucrul despre care vor vorbi mult în manuale, dar de fapt puteți face reglementări.

Deci, nivelurile de reglementare sunt multe, iar unul este de fapt la nivelul rearanjării ADN-ului. Așa cum vom ajunge mai târziu în curs, de exemplu, sistemul dvs. imunitar creează gene funcționale noi prin rearanjarea locală a unor bucăți de ADN, unele bacterii, în special organismele infecțioase, controlează dacă genele sunt pornite sau oprite intrând efectiv acolo, și răsucind în jurul unei bucăți de ADN din cromozomul lor.

Și așa activează sau dezactivează gena, intră de fapt și schimbă genomul. Există niște proteine ​​care întoarce de fapt orientarea unui segment de ADN. Acum, acestea sunt puțin funky și nu vom vorbi multe despre ele, dar ar trebui să știți, aproape orice se poate întâmpla se întâmplă și este exploatat în diferite moduri de către organisme.

Deci, rearanjarea ADN se întâmplă cu siguranță. Este rar, dar este întotdeauna mișto când se întâmplă.

Deci, este distractiv să te uiți. Și ceva asemănător sistemului imunitar nu poate fi respins ca o simplă ciudățenie. Acesta este un lucru incredibil de important. Cea mai comună formă este la nivelul reglementării transcripționale, în cazul în care se face sau nu o transcriere este modul în care este procesată poate fi diferită. În primul rând, inițierea transcrierii conform căreia ARN polimeraza ar trebui să se așeze la această genă cu această ocazie și să înceapă să o transcrie este un pas potențial reglabil (sic) pe care poate îl vei activa doar pentru gena pentru beta-globină și alfa-globină care formează împreună cele două componente ale hemoglobinei și le veți activa doar în celulele roșii din sânge sau în precursorii celulelor roșii din sânge, iar acest lucru ar putea fi făcut la nivelul în care faceți sau nu mesajul în primul loc. Acesta este un loc în care se poate face.

Un alt loc este alegerile pe care le faceți.

În ceea ce privește mesajul dvs., obțineți acest lucru cu un număr de exoni potențiali diferiți și puteți regla modul în care această genă este utilizată, decidând să o împărțiți în acest fel și săriți peste exonul respectiv sau să nu treceți peste acel exon. Această condimentare alternativă este un mod puternic de reglementare. Și, în cele din urmă, puteți regla și la nivelul stabilității ARNm.

Stabilitatea înseamnă persistența mesajului, degradarea mesajului. S-ar putea ca în anumite celule, mesajul să fie protejat astfel încât să rămână mai mult timp.

Și, în alte celule, poate, este neprotejat și se degradează foarte rapid. Dacă se degradează foarte repede, nu are șansa de a face o proteină sau poate nu ajunge să facă prea multe copii ale proteinei. Dacă persistă mult timp, poate face o mulțime de copii de proteine.

Toate aceste lucruri pot și se întâmplă. Apoi, desigur, există reglementarea la nivelul traducerii.

Traducerea, dacă îți dau un ARNm, va fi tradusă automat? Poate celula are o modalitate de a sechestra ARN-ul pentru a-l ridica într-un fel, astfel încât să nu ajungă la ribozom în anumite condiții și, în alte condiții, să ajungă la ribozom sau în unele moduri de a bloca în alte maniere. decât sechestrarea acestuia, dar pentru a bloca fizic dacă acest mesaj este tradus sau nu, ceea ce se dovedește că există o cantitate imensă din asta. Din nou, nu este cel mai comun, dar învățăm, în special în ultimii doi ani, că reglementarea traducerii unui ARNm este importantă.

Există, deși nu voi vorbi pe larg despre ele, un nou set interesant de gene numite micro ARN-uri, mici ARN-uri mici care codifică 21-22 segmente de perechi de baze care sunt capabile să se împerecheze cu un ARN mesager și să interfereze în unele moduri parțial cu traducerea sa. Și astfel, prin numărul și tipurile de micro ARN-uri mici care există, organismele pot ajusta în sus sau în jos cât de activ este tradus un anumit mesaj.

Deci, capacitatea de a reglementa traducerea într-o serie de moduri diferite este importantă. Și apoi, desigur, există controlul post-traducător. Odată ce se face o proteină, există o reglare post-traductivă care s-ar putea întâmpla.

S-ar putea ca proteina să fie modificată într-un fel.

Proteinele spun că sunt complet inactive, cu excepția cazului în care puneți o grupare fosfat pe ea, iar o anumită enzimă apare și pune o grupare fosfat pe ea. Sau, este inactiv până când scoateți grupul fosfat.

După protejarea lanțului de aminoacizi, pot apărea tot felul de modificări post-translaționale care pot afecta dacă proteina este activă sau nu. Fiecare dintre acestea este potențial un pas prin care un organism poate regla dacă aveți sau nu o anumită activitate biochimică prezentă într-o anumită cantitate la un anumit moment. Și, fiecare dintre acestea se obișnuiește. Acesta este lucrul la venirea la un sistem care se află în proces de evoluție timp de trei miliarde și jumătate de ani, este că chiar și mici diferențe pot fi combătute ca avantaje competitive și pot fi rezolvate de un organism. Deci, dacă un lucru micuț începe să ajute organismul ușor, ar putea ajunge la fixare. Și, vă apropiați de acest sistem, care a avut aproximativ trei miliarde și jumătate de ani de patch-uri în codul software și tocmai are tot felul de straturi și reglementări îngrămădite deasupra acestuia. Toate aceste lucruri se întâmplă. Dar ceea ce credem că este cel mai important din toată această colecție este acest tip.

Locul fundamental în care veți regla dacă aveți sau nu produsul unei gene este dacă vă deranjați să transcrieți ARN-ul acesteia. Dar vreau să spun pentru că, da? Și care exoni ai folosit și care nu? Da, ei bine, există factori specifici țesutului, care sunt genici, care pot influența acest lucru. Și, în mod surprinzător, se știu puțin despre detalii. Există câteva cazuri în care oamenii știu, dar așa cum ți-ai imagina, ai nevoie de fapt de un sistem de reglementare în țesutul respectiv pentru a putea decide să treci peste acel exon.

Și, în mod surprinzător, mecanica acestui lucru este înțeleasă în foarte puține cazuri. Și s-ar putea să credeți că evoluției nu i-ar plăcea să folosească acest lucru ca fiind cel mai obișnuit lucru, deoarece într-adevăr trebuie să faceți un lucru specializat pentru a face acest lucru. Deci, asta se întâmplă la acestea. Acesta este unul în special în care cred că trebuie să se întâmple o cantitate extraordinară de muncă.

Stabilitatea ARNm, înțelegem o parte din aceasta, dar nu toți factorii din această afacere. Vă spuneam că traducerea cu aceste micro-ARN-uri mici este o chestiune cu adevărat veche de doar câțiva ani pe care oamenii au ajuns să o înțeleagă. Deci, trebuie să înțelegem multe despre aceste lucruri. Vă voi spune despre inițierea ARNm-urilor, deoarece este zona în care știm cel mai mult și cred că vă va oferi o idee bună despre paradigma generală.

Dar oricine dintre voi care dorește să intre în acest lucru va descoperi că mai sunt multe de descoperit despre aceste lucruri.

Deci, cantitatea de proteine ​​pe care ar putea să o producă o celulă variază sălbatic.

Celulele roșii din sânge, 80% din celulele roșii din sânge, proteine, sunt alfa sau beta-globină. Este o sumă imensă. Nu este adevărat în nicio altă celulă din corpul tău. Așadar, vorbeam despre diferențe destul de semnificative în ceea ce privește cantitatea de proteine ​​fabricate.

Cum se întâmplă astfel de lucruri? Ei bine, voi descrie cel mai simplu și clasic caz de reglare genetică și bacterii și, în special, faimosul operon lipsă al E coli.

Deci, acesta a fost primul caz în care reglementarea a fost elaborată cu adevărat și este astăzi o paradigmă foarte bună a modului în care funcționează reglementarea. E coli, pentru a crește, are nevoie de o sursă de carbon. În special, E coli îi place zahărul.

Ar vrea să aibă un zahăr pe care să crească. Având de ales, care este zahărul preferat de E coli? Este glucoză, corect, pentru că avem întregul ciclu de glucoză. Întreaga cale a glucozei merge la piruvat, despre care am vorbit, iar glucoza este zahărul preferat pentru a intra pe acea cale, OK, a glicolizei.

Glicoliza: descompunerea glucozei. Dar, să presupunem că nu există glucoză disponibilă. E coli dispus să aibă un zahăr diferit?

Sigur, pentru că E coli nu e prost. Dacă ar refuza un alt zahăr, nu ar putea crește. Deci, are o varietate de căi care vor distruge alte zaharuri către glucoză, ceea ce vă va permite apoi să treceți prin glicoliză etc. Acum, având o alegere, ar prefera să utilizați glucoza. Dar dacă nu, să presupunem că i-ai dat lactoză. Lactoza este o dizaharidă. Este zahăr din lapte și voi schița pe scurt, așa că lactoza este o dizaharidă în care ai o glucoză și o galactoză.

Glucoza plus galactoza este egală cu lactoza. Deci, dacă E coli primește galactoză, este capabilă să o descompună în glucoză plus galactoză.

Și face acest lucru printr-o anumită enzimă numită beta galactozidază, care descompune glactozidele. Și vă va oferi galactoză plus glucoză. Câtă beta-galactozidază are o celulă E coli în jur? Îmi pare rău? Nici unul? Dar cum face asta?

Când va avea nevoie, îl va sintetiza. Când are nevoie, nu există glucoză și există multă galactoză în jur, cât de mult va fi? Mult. Se pare că, în circumstanțele în care E coli este dependentă de galactoză ca combustibil, ceva de genul 10% din proteina totală poate fi beta-gal în condițiile în care aveți galactoză, dar nu aveți glucoză. Îmi pare rău? Ne pare rău, când aveți lactoză, dar nu aveți glucoză. Mulțumesc. Deci, atunci când aveți lactoză, dar nu aveți glucoză, E coli are 10% din greutatea proteinei ca beta-galactozidază. Wow. Dar când ai glucoză în jur sau nu ai lactoză în jur, ai foarte puțin.

Ar putea fi aproape niciunul, urme de sume. Deci, de ce face asta?

De ce nu, de exemplu, aveți doar un compromis mult mai rezonabil?

Ca, să avem întotdeauna doar 1% beta-galactozidază.

De ce avem nevoie de 0-10%? 10% sunt de fapt extrem de mari.

Și ce dacă. Este o poliță de asigurare bună. Deci, dacă am doar galactoză, am nevoie de mai mult. Adică 1% îl va digera în continuare. Încă o voi face. Care este problema? Îmi pare rău?

Deci ce, o fac într-un ritm mai lent. Viața e lungă. De ce nu? Ah, trebuie să concureze. Deci, dacă celula din stânga ar avea o mutație care a făcut-o să producă de patru ori mai mult, atunci ar absorbi lactoza din mediu, ar crește mai repede etc. etc. și am fi putut concura.

Deci, aceste mici mutații de reglare au un efect imens în rândul acestei populații concurente de bacterii. Așadar, dacă E coli consideră în prezent că este foarte bine să ai aproape non uneori și 10% alteori, poți paria că s-a rezolvat prin produsul unei concurențe destul de riguroase, că nu vrea să irosească energie făcând acest lucru atunci când nu aveți nevoie de el și că, atunci când aveți nevoie de el, trebuie într-adevăr să concurați din greu crescând cât de repede puteți când aveți lactoza în jur. BINE. Deci, cum ajunge de fapt lactoza, îmi pare rău, păstrează-mă sincer în privința lactozei versus galactoză, în celulă? Se pare că are și un alt produs genetic, o altă proteină, care este o lactoză permează. Și, orice presupunere a ceea ce face o permeață de lactoză? Face celula permeabilă la lactoză, corect, bine. Deci, lactoza poate intra în celulă și apoi beta-gal o poate descompune în galactoză plus glucoză. Aceste două lucruri, de fapt, ambele se reglează, beta-gal și această lactoză permează. Deci, cum funcționează?

Să aruncăm o privire acum asupra structurii operonului lipsă.

Deci, am menționat pe scurt data trecută, ce este un operon? Amintiți-vă că am spus că, în bacterii, ați făcut adesea o transcriere care avea mai multe proteine ​​care erau codificate pe ea.

S-ar putea produce un singur ARNm și ar putea apărea mai multe inițieri pentru traducere și puteți produce mai multe proteine.

Și acest lucru ar fi un lucru bun dacă ați dori să faceți o grămadă de proteine ​​care fac parte din aceeași cale biochimică.

Un astfel de obiect, o bucată de ADN reglementată care realizează o transcripție care codifică mai multe polipeptide se numește operon, deoarece acestea sunt operate împreună. Deci, să aruncăm o privire aici la operonul lipsă. Am spus că există un promotor.

Iată un promotor pentru operon și îl vom numi P lipsă, promotor pentru operon lipsă. Iată prima genă care este codificată. Deci, mesajul va începe aici, de fapt aici și va începe să dispară. Și, primei gene i se dă numele lipsă de Z.

Se întâmplă să codifice enzima beta-galactozidază.

Amintiți-vă, au făcut o vânătoare de mutanți și, atunci când au făcut vânătoare de mutanți, nu știau ce este fiecare genă în timp ce izolau mutanții.

Deci, le-au dat doar nume de litere. Și, așa, se numește lipsa Z. Și toată lumea din biologia moleculară știe că aceasta este gena lipsei Z, deși Z nu are nimic de-a face cu beta-galactozidaza. A fost doar scrisoarea care i-a fost dată.

Dar, este blocat. Urmează lipsa Y.

Și asta codifică permeaza. Și lipsește, de asemenea, A, care codifică o transacetilază și, în ceea ce mă privește, puteți uita de ea. OK, dar tocmai am menționat că este acolo și de fapt produce trei polipeptide.

Nu ne vom face griji, OK, dar face o transacetilază, OK? Dar nu va figura în ceea ce vom vorbi și, de fapt, se știe foarte puțin despre transacetilază. Există, de asemenea, o altă genă despre care trebuie să vorbesc, și asta s-a terminat aici și se numește lipsa I. Și, de asemenea, are un promotor, pe care îl putem numi PI, pentru promotorul din lipsa I.

Și, aceasta codifică o proteină foarte interesantă.

Deci, primim aici un mesaj care codifică o polipeptidă aici.

Acest ARNm codifică o polipeptidă. Este monocistronic. Tipul ăsta de aici este un mesaj policistronic. Are cistroni multipli, care este numele vechi prăfuit pentru aceste regiuni care au fost traduse în proteine ​​distincte. Și așa, acesta este acel ARNm.

Deci, lipsa I, aceasta codifică o proteină foarte interesantă, care se numește represorul lipsei. Represorul lipsei, de fapt, voi reduce acest lucru o clipă, nu este o enzimă.

Nu este un canal de auto-suprafață pentru introducerea galactozei.

Este o proteină care leagă ADN-ul. Se leagă de ADN. Dar nu este o proteină nespecifică de legare a ADN-ului care se leagă de orice ADN vechi.

Are o preferință specifică secvenței.

Este o proteină care are o confirmare specială, o anumită formă, un anumit set de aminoacizi care ies în afară, că a combinat în canelura majoră a ADN-ului într-un mod specific secvenței, astfel încât îi place în mod special să recunoască o anumită secvență de nucleotide și se leagă acolo. Unde este secvența specifică de nucleotide unde tipului îi place să se lege? Se întâmplă să fie acolo.

Și aceasta se numește secvența operatorului sau site-ul operatorului.

Deci, acestei proteine ​​îi place să meargă și să se lege acolo. Apropo, am desenat acest lucru, astfel încât site-ul operatorului să se suprapună corect pe site-ul promotorului.

Cui îi place să se lege pe site-ul promotorului? ARN polimeraza.

Ce se va întâmpla dacă lipsa proteinei represoare stă acolo?

ARN polimeraza nu se poate lega. Este doar fizic, blocat de la legare. Deci, să examinăm câteva cazuri aici.

Să presupunem că ne uităm aici la gena noastră. Avem promotorul nostru, P lipsă. Avem site-ul operatorului aici. Aici avem lipsa genei Z și avem lipsa represorului, lipsa eu, represorul care stă acolo.

Polimeraza încearcă să ajungă la acest lucru și este blocată.

Deci, ce se va întâmpla în ceea ce privește transcrierea operonului lipsă: fără ARNm. Deci, este minunat.

Deci, am rezolvat o problemă imediat.

Vrem să fim siguri că uneori nu va fi creat niciun ARNm.

În acest fel, nu vom risipi nicio energie metabolică, producând beta-galactozidază. Am terminat? Nu? De ce nu.

Uneori trebuie să producem beta-galactozidază.

Deci, trebuie să-l scoatem pe represor acolo. Ei bine, cum va ieși represorul acolo? Când vrem ca represorul să fie oprit acolo: când există lactoză.

Deci, cumva trebuie să construim un fel de mecanism senzorial elaborat care să poată spune când este prezentă lactoza și să trimită un semnal către proteina represor spunând: hei, lactoza este în jur. Semnalul este transmis până la proteina represor, iar proteina represor se desprinde.

Ce fel de mecanism senzorial elaborat ar putea fi construit?

Utilizați lactoza ca și cum? Deci, acest lucru este de fapt destul de simplu.

Spuneți că luați lactoză și doriți ca lactoza să fie propriul său semnal? Deci, dacă lactoza s-ar lega doar de represor, acesta ar putea ști atunci că există lactoză în jur.

Ei bine, ce ar face dacă lactoza se va lega de aceasta? Îmi pare rău? De ce ar cădea? Da. Mai interesat de lactoză.

Deci, dacă aveți sugestii, acest lucru este bun. Îmi place munca de proiectare care se desfășoară aici. Sugestia este că, dacă lactoza se leagă de aceasta aici, se leagă de represorul nostru, va cădea pentru că este mai interesată de lactoză decât de ADN. Acum, cum se transmite de fapt interesul către ceva material? Deoarece nivelul real al simțului cognitiv sau antipatic pentru ADN din partea acestei polipeptide este neclar, este posibil să antropomorfizați ușor în ceea ce privește acest lanț polipeptidic. Deci, mecanic, ce se va întâmpla? Formă. Da, forma? Confirmarea schimbării, actul de legare, actul de legare a lactozei creează o anumită energie, poate schimba forma proteinei, iar această formă a proteinei poate, în procesul de răsucire pentru a lega lactoza, poate debloca o altă parte a acesteia care acum nu se mai leagă atât de bine de ADN. Exact asta se întâmplă.

Loc de muncă bun. Așadar, voi ați conceput, de fapt, ceea ce se întâmplă cu adevărat. Ceea ce se întâmplă este ceea ce se numește o schimbare alosterică. Înseamnă doar altă formă.

Deci, doar își schimbă forma, că își schimbă forma la legarea lactozei. Și cade, deoarece este mai puțin potrivit pentru legarea acestei secvențe de ADN, atunci când este legată de lactoză acolo. Deci, în acest caz, în prezența lactozei, lipsa I nu se leagă.

Și, operonul lipsă este transcris. Da? Uh-oh. Bine, bine, designeri, aici avem o problemă. Ai un sistem atât de cool, nu? Urmați să simțiți lactoza.

Lactoza avea să se lege de represorul lipsei, să-i schimbe defectul de confirmare: uh-oh. Dar, după cum subliniați, cum va obține lactoză, deoarece nu există o permeață de lactoză, deoarece permeaza de lactoză este făcută de același operon. Deci, ce se întâmplă dacă, de fapt, în loc să obțineți unul dintre aceste tipuri de măcini DOD, un fel de lucruri ale unui represor care este absolut atât de strâns încât nu cade niciodată în niciun caz, ce se întâmplă dacă construim un represor ușor neglijent care cade ocazional, și ocazional permite transcrierea operonului lipsă? Apoi, vom avea câteva urme de permează în jur. Cu un pic de permeață în jur, va intra puțină lactoză.

Și, atâta timp cât intră chiar și puțină lactoză, acum va schimba echilibrul, astfel încât represorul să fie oprit mai mult și, bineînțeles, asta va face mai multă permeață și schimbare și schimbare și schimbare și schimbare. Deci, atâta timp cât nu este atât de perfect conceput încât să nu fie transcris nimic, așa că nici un ARNm nu este într-adevăr foarte puțin ARNm. Vedeți, asta este ceea ce este atât de bun, cred, despre faptul că studenții MIT învață aceste lucruri, deoarece există tot felul de principii minunate de proiectare aici despre modul în care construiți sisteme. Și, cred că acesta este doar un foarte bun exemplu al modului în care construiți un sistem ca acesta.

Acum, în regulă, așa că avem acum capacitatea de a avea lipsă activată și lipsă oprită, iar aceasta este lipsă oprită, mai ales dezactivată din cauza problemei dvs. cu permeata: foarte bine. Acum, să facem o mică divagare, de unde știm asta? Acest tip de raționament, ți-am spus acum răspunsul. Dar să aruncăm o privire asupra înțelegerii dovezilor care vă permit să încheiați acest lucru.

Deci, pentru a face acest lucru, și aceasta este faimoasa lucrare în biologie moleculară a lui Jacobin Manoux la sfârșitul anilor '50 pentru care au câștigat premiul Nobel, au vrut să colecționeze niște mutanți.

Amintiți-vă, acest lucru se întâmplă înainte de secvența ADN sau ceva de genul acesta și a vrut să colecteze mutanți care au afectat acest proces.

Deci, pentru a colecta mutanți care au înșelat regulamentul, știau că beta-galactozidaza a fost produsă în cantitate mult mai mare dacă lactoza era în jur. Dificultatea cu aceasta a fost că tipul E coli sălbatic, atunci când nu aveți lactoză, ar produce foarte puțin beta-gal, o unitate de beta-gal și, în prezența lactozei, ar produce mult, să-i spunem 1, 00 unități de beta-gal. Dar, problema jocului cu aceasta este lactoza care îndeplinește două roluri diferite.

Lactoza este atât inductorul expresiei genei în virtutea legării la represor, etc., etc.

Dar este, de asemenea, substratul enzimei, deoarece pe măsură ce se produce beta-galactozidaza, aceasta descompune lactoza. Deci, există mai puțină lactoză în legare și, dacă doriți să studiați cu adevărat controalele de reglementare, aveți problema că lucrul care induce gena prin legarea la represor este lucrul care este distrus de produsul genei. Deci, va face cinetica studierii unui astfel de proces cu adevărat dezordonată. Ar fi foarte frumos dacă ați putea produce o formă de lactoză care ar putea induce beta-galactozidaza prin legarea la represor, dar nu a fost ea însăși digerată.

Chimic, de fapt, puteți face asta. Din punct de vedere chimic, este posibil să se producă o moleculă numită IPTG, care este un analog galactozidic. Și, ceea ce face este această moleculă aici, pe care o voi schița foarte repede aici, este un sulf acolo și puteți vedea vag asemănător, acesta poate fi un inductor.

Va induce beta-gal, dar nu un substrat. Nu va fi digerat.

Deci, va rămâne atât timp cât doriți. De asemenea, este foarte convenabil să utilizați o moleculă care a fost dezvoltată numită ex-gal.

Ex-gal are din nou o porțiune de zahăr și apoi are și un astfel de inel dublu amuzant aici, care este un clor, un brom, etc. Și acest tip de aici nu este un inductor. Nu este capabil să fie indus, să inducă expresia beta-galactozidazei. Dar este un substrat.

Acesta va fi descompus de enzimă și, destul de îngrijit, atunci când este descompus, devine albastru. Aceste două substanțe chimice s-au dovedit a fi foarte utile la încercarea de a elabora reglarea operonului lipsă. Deci, dacă eu, în loc să adaug lactoză, dacă mă gândesc să adaug IPTG, inductorul meu, atunci când adaug IPTG voi obține beta-gal produs. Când nu am IPTG, nu voi produce beta-gal. Dar atunci nu am o problemă cu obisnuirea asta. Deci acum, ce fel de mutant aș putea căuta? Aș putea căuta un mutant care, chiar și în absența inductorului, IPTG, produce încă o mulțime de beta-gal. Acum, pot căuta și mutanți care nu contează ce nu produc niciodată beta-gal, nu? Dar, ce ar fi probabil? Ar fi probabil mutații structurale care afectează secvența de codare a beta-galului, nu? Astea se vor întâmpla.

Pot colecta mutații care fac ca E coli să nu producă niciodată beta-gal. Dar acest lucru nu este la fel de interesant ca colectarea mutațiilor care blochează represiunea care determină producerea beta-galului tot timpul. Deci, cum aș găsi un astfel de mutant?

Vreau să găsesc un mutant care produce o mulțime de beta-gal chiar și atunci când nu există IPTG. Deci, să așezăm niște E coli pe o farfurie. Ar trebui să punem IPTG pe o farfurie? Nu, deci nu IPTG.

Ce caut? Cum pot spune dacă vreunul dintre acești tipi de aici produce sau nu o mulțime de beta-gal? Da?

Deci, fără IPTG, dar puneți-vă pe ex-gal și, dacă cineva produce o mulțime de beta-gal, ce se întâmplă? Se transformă în albastru: foarte ușor de parcurs prin multe coli de genul ăsta în căutarea a ceva albastru.

Și astfel, s-au colectat o mulțime de mutanți care erau de culoare albastră.

Și aceste substanțe chimice sunt folosite și astăzi. Acestea sunt utilizate în mod obișnuit în laboratoare, ex-gal și altele de acest fel, făcând bug-urile să devină albastre, deoarece acest lucru sa dovedit a fi un sistem atât de bine studiat încât îl folosim pentru o mulțime de lucruri. Deci, s-au găsit mutanți care erau constitutivi. Deci, s-au găsit mutanți care erau mutanți constitutivi. Mutanți constitutivi: adică exprimând tot timpul, nu mai sunt reglementați, deci, caracterizând acești mutanți constitutivi.

Se pare că au căzut în două clase diferite de mutanți constitutivi. Dacă am avea suficient timp și ați putea citi ziarele și toate, ceea ce aș face este să vă dau descrierile pe care Jacobin Maneaux le-au avut despre acești mutanți amuzanți pe care îi izolaseră și încercau să le caracterizeze și cum să descopăr ce era se întâmplă.

Dar, este complicat și greu și îți face rău capul dacă nu știi care este răspunsul. Așadar, am să vă spun mai întâi răspunsul la ceea ce se întâmplă și apoi să văd cum veți ști că așa a fost. Dar, imaginați-vă că nu ați știut acest răspuns și a trebuit să descifrați acest lucru din date.

Deci, să presupunem că am avut, deci dacă ar exista două tipuri de mutanți: numărul unu mutant este constituent operator.

Au o secvență de operator defectă. Mutații au avut loc la locul operatorului. Mutantul numărul doi are o proteină represivă defectă, gena proteinei represoare.

Cum pot face diferența?

Așadar, aș putea avea o problemă pe site-ul operatorului meu.

Care ar fi problema cu site-ul operatorului?

O anumită mutație a secvenței face ca represorul să nu se mai lege acolo, OK? Deci, un site de operator defect nu leagă represori. Represor defect, site-ul operatorului este bine, dar nu am un represor care să se lege de el. Deci, cum fac diferența? O modalitate de a face diferența este de a începe să încrucișăm mutanții împreună cu tipul sălbatic și să ne întrebăm, sunt dominanți sau recesivi sau așa ceva?

Acum, iată o mică problemă. E Coli nu este un diploid, deci nu puteți încrucișa împreună două E colis și puteți face un E coli diploid, nu? Este un procariot. Are un singur genom. Dar, se dovedește că poți face diploizi temporari, diploizi parțiali din E coli, deoarece se dovedește că poți împerechea bacterii. Bacteriile, care au aici un cromozom bacterian, se angajează și în sex și, în cursul sexului bacterian, plasmidele pot fi transferate numite, de exemplu, un factor F, pot fi transferate de la o altă bacterie. Și, prin minunile merodiploidului parțial, puteți obține temporar E colis sau puteți obține permanent E colis, care sunt parțial diploide. Deci, poți să faci ceea ce urmează să spun. Dar, în cazul în care ați fost îngrijorat de genotipurile mele diploidice pentru E coli, puteți face acest lucru.

Puteți face diploizi parțiali. Deci, să încercăm un genotip aici.

Să presupunem că represorul este de tip sălbatic, operatorul este de tip sălbatic și lipsa genei Z este de tip sălbatic. Și, să presupunem că nu am IPTG, sunt neindus. Am o unitate de beta-gal. Ce se întâmplă când îmi adaug inductorul? Am 1.000 de unități de beta-gal.

Acum, să presupunem că aș avea o mutație constitutivă operator.

Apoi, site-ul operatorului este defect. Nu leagă represorul. Beta-gal va fi exprimat tot timpul, chiar și în absență. Bine, ei bine, pentru asta am selectat, desigur. Acum, să presupunem că am făcut următorul diploid.

I plus, O plus, Z plus, peste I plus, O constituent, Z plus. Deci, iată diploidul meu. Care ar fi fenotipul? Deci, cu alte cuvinte, unul dintre cromozomi are o problemă de operator.

Ei bine, asta înseamnă că acest cromozom aici va fi întotdeauna expresiv în mod constitutiv beta-gal.

Dar, ce zici de acest cromozom aici? Nu o va face. Deci, ar fi aproximativ 1, 01, dați sau luați, pentru că are un cromozom care face asta și un cromozom face asta, iar acesta ar fi aproximativ 2, 00. Acum, diferența cantitativă nu contează prea mult. Ceea ce ați văzut cu adevărat când ați făcut biologia moleculară a fost că, atunci când ați avut o copie a mutației constitutive a operatorului, ați primit încă o mulțime de beta-gal aici chiar și în absența IPTG. Deci, acel site constitutiv al operatorului părea că este dominant în acest site plus aici.

Dar acum, să încercăm aici. I plus, O plus, Z plus, peste I plus, constituent operator, Z minus. Ce se întâmplă atunci?

Acest site constitutiv al operatorului permite transcrierea constantă a acestei copii particulare. Dar, această copie poate crea un beta-gal funcțional și funcțional? Nu. Deci, se pare că atunci când îți faci încrucișările genetice, descoperi că operatorul constitutiv, acum, dacă le inversez aici, să presupunem că le inversez, I plus, O plus, Z minus, I plus, O constituent, Z plus, aceleași genotipuri, corect, cu excepția faptului că am răsturnat pe ce cromozom sunt acestea.

Ce se întâmplă acum? Acest cromozom aici: face întotdeauna beta-gal și funcționează. Acest cromozom aici: nu face beta-gal.

Chiar dacă este reglementat, este un mutant. Deci, cu alte cuvinte, chiar din acest experiment, puteți spune că site-ul operatorului afectează doar cromozomul pe care se află fizic, că nu produce o proteină care plutește în jur.

Ceea ce face este că se spune că funcționează în cys. În cys înseamnă pe același cromozom. Funcționează fizic pe același cromozom.

Acum, să aruncăm o privire, spre deosebire, de proprietățile mutanților represori ai lipsei. Dacă îți dau un mutant represor de lipsă, I plus, O plus, Z plus este tipul sălbatic.

I constitutiv, O plus, Z plus: ce se întâmplă aici?

Acest tip sălbatic este unul din 1, 00. Tipul ăsta de aici: 1.000 și 1, 00 și apoi aici să ne uităm la un diploid: I plus, O plus, Z plus, I constituent, O plus, Z plus. Care este efectul? Constituentul I nu face un represor funcțional. Dar, I plus face un represor funcțional. Deci, va arăta acest regulament?

Da, acest lucru va fi reglementat foarte bine. Acest lucru funcționează foarte bine și, de fapt, va face 2.000 și va face două copii acolo.

Dar, din nou, unitățile nu contează prea mult. Și, spre deosebire, dacă îți dau eu plus, O plus, Z minus și eu constitutiv, O plus, Z plus, ce se va întâmpla?

Aici, am mutația mea pe acest cromozom. Dar, nu contează pentru că am mutația mea pe acest cromozom în represor. Am o mutație la lipsa Z aici, dar atâta timp cât am o copie funcțională, o copie funcțională a represorului de lipsă, funcționează pe ambii cromozomi.

Va funcționa pe ambii cromozomi și, cu alte cuvinte, acest lipsă de represor, o copie funcționează pe ambii cromozomi. Cu alte cuvinte, face un produs care difuzează în jurul său și poate funcționa pe oricare dintre cromozomi și se spune că funcționează în trans, adică peste tot.

Deci, operatorul lucrează în cys. Funcționează numai pe propriul cromozom. O mutație în operator afectează doar cromozomul pe care îl trăiește, în timp ce o copie funcțională a represorului de lipsă va pluti în jur, deoarece este o proteină, și așa a știut Jacobin Maneaux diferența.

Ei și-au dovedit modelul arătând că aceste două tipuri de mutații aveau proprietăți foarte diferite. Mutațiile operatorului au afectat doar cromozomul fizic pe care s-au produs, ceea ce, desigur, au trebuit să deducă din genetica pe care au făcut-o, în timp ce represorul, un represor de copiere funcțional, ar putea acționa asupra oricărui cromozom din celulă.

Deci, OK, avem asta. Acum, ultimul punct, ce zici de glucoză?

Nu am spus nici un cuvânt despre glucoză. Vezi, asta a fost o mare problemă pentru oameni.

Acest model, modelul represor, îl avem pe acesta. Dar glucoza? Ce face glucoza în această imagine?

Deci, controlul glucozei: deci iată gena mea. Iată promotorul meu, P lipsă. Iată operatorul meu, beta-gal.

Este codificat de lipsa Z. Ai toate astea. Când acest tip este prezent, îmi pare rău, când este prezentă lactoză, represorul se desprinde. Polimeraza se așează. Așteaptă o secundă, polimeraza nu ar trebui să se așeze decât dacă nu există glucoză.

Avem nevoie de un alt senzor pentru a spune dacă există glucoză sau dacă există glucoză scăzută. Deci, vom avea nevoie de noi de un senzor care să spună asta. Vreo idee? Da?

Da, dacă lucrezi la asta, nu cred că funcționează. Dar, ai ideea de bază. Veți dori altceva și se pare că există un alt site aici, OK? Există un al doilea site pe care se leagă o proteină complet diferită.Și această proteină este proteina regulatoare AMP ciclică și se întâmplă că în celulă, când există cantități mici de glucoză, permiteți-mi să mă asigur că am acest lucru corect, când există cantități mici de glucoză, ceea ce avem este mare cantități de AMP ciclic. AMP ciclic se dovedește, în timp ce lactoza este utilizată direct ca semnal, AMP ciclic este utilizat ca semnal aici. Când celula are cantități mici de glucoză, are cantități mari de AMP ciclic. Acum, ce vrei să facă AMP-ul tău ciclic? Cum vom proiecta asta?

Se va lega de o proteină, proteină regulatoare AMP ciclică, se va așeza și acum ce va face?

Va bloca ARN polimeraza?

Ce vrem să facem? Dacă există un nivel scăzut de glucoză, AMP ciclic, ne așezăm la locul respectiv, dorim să activăm transcrierea acum, nu? Deci, ceea ce trebuie să facă este să nu blocheze ARN polimeraza, ci să ajute ARN polimeraza. Deci, ceea ce face de fapt este, în loc să fie un represor, este un activator. Și ceea ce face este că îl face mai atractiv pentru ARN polimerază să se lege și, de fapt, face acest lucru, de fapt o face ușor îndoind ADN-ul.

Dar ceea ce face este să faciliteze legarea ARN polimerazei.

Se pare că promotorul este un fel de promotor crunt.

De fapt, amintiți-vă că represorul nu a fost perfect, nici promotorul nu a fost perfect. Un fel de prost al promotorului.

Și, cu excepția cazului în care ARN polimeraza primește puțin ajutor din partea acestei alte proteine ​​reglatoare, nu funcționează.

Avem două controale: un regulator negativ care răspunde la un indiciu de mediu, un activator pozitiv care răspunde la un indiciu de mediu, ajutând polimeraza să decidă dacă se transcrie sau nu, și practic așa se întâmplă ca un ou uman să ajungă la un adult complet și să-și trăiască întreaga viață, minus alte câteva detalii. Au rămas câteva detalii, dar aceasta este o schiță a modului în care activați și dezactivați genele.


32.1 Osmoregulare și echilibru osmotic

În această secțiune, veți explora următoarele întrebări:

  • De ce osmoreglarea și echilibrul osmotic sunt importante pentru funcțiile corpului?
  • Ce este osmolaritatea și cum se măsoară?
  • Ce sunt osmoregulatorii sau osmoconformatorii și cum permit aceste instrumente animalelor să se adapteze la diferite medii?

Conexiune pentru cursuri AP ®

O mare parte din informațiile din acest capitol nu se încadrează în domeniul AP ®. Cu toate acestea, capitolul este plin de exemple ilustrative care sunt aplicabile conceptelor pe care le-am explorat anterior, inclusiv chimia, structura membranei celulare plasmatice și mișcarea moleculelor peste membrane. Având în vedere acest lucru, este util să aveți o înțelegere generală a modului în care corpul uman, în special sistemul excretor, menține homeostazia osmotică în ciuda influenței factorilor externi precum temperatura, dieta și condițiile de mediu variate. De exemplu, dacă bem opt până la zece pahare de apă pe zi, corpul uman excretă acea apă prin urinare, defecare, transpirație și, într-o mică măsură, prin respirație.

Informațiile prezentate și exemplele evidențiate în secțiunea susțin concepte prezentate în Big Idea 2 din AP ® Biology Curriculum Framework. Obiectivele de învățare AP ® enumerate în cadrul curricular oferă o bază transparentă pentru cursul AP ® Biologie, o experiență de laborator bazată pe anchetă, activități de instruire și întrebări de examen AP ®. Un obiectiv de învățare îmbină conținutul necesar cu una sau mai multe dintre cele șapte practici științifice.

Marea idee 2 Sistemele biologice utilizează energie liberă și blocuri moleculare pentru a crește, a se reproduce și a menține homeostazia dinamică.
Înțelegere durabilă 2.B Creșterea, reproducerea și homeostazia dinamică necesită ca celula să creeze și să mențină medii interne diferite de mediul lor extern.
Cunoștințe esențiale 2.B.1 Membranele celulare sunt permeabile selectiv datorită structurii lor.
Practica științifică 1.1 Elevul poate crea reprezentări și modele ale fenomenelor și sistemelor naturale sau artificiale din domeniu.
Practica științifică 7.1 Elevul poate conecta fenomene și modele pe scări spațiale și temporale.
Practica științifică 7.2 Elevul poate conecta concepte în și între domenii, pentru a generaliza sau extrapola în și / sau între înțelegeri durabile și / sau idei mari.
Obiectiv de învățare 2.11 Elevul este capabil să construiască modele care conectează mișcarea moleculelor peste membrane cu structura și funcția membranei.
Cunoștințe esențiale 2.B.2 Creșterea și homeostazia dinamică sunt menținute de mișcarea constantă a moleculelor peste membrane.
Practica științifică 1.4 Elevul poate folosi reprezentări și modele pentru a analiza situații sau a rezolva probleme calitativ și cantitativ.
Obiectiv de învățare 2.12 Elevul este capabil să utilizeze reprezentări și modele pentru a analiza situații sau a rezolva probleme calitativ și cantitativ pentru a investiga dacă homeostazia dinamică este menținută de mișcarea activă a moleculelor peste membrane.

Osmoza este difuzia apei pe o membrană ca răspuns la presiune osmotica cauzată de un dezechilibru de molecule de pe ambele părți ale membranei. Osmoregulation este procesul de menținere a echilibrului de apă și sare (echilibrul osmotic) prin membranele din fluidele corpului, care sunt compuse din apă, plus electroliți și non-electroliți. Un electrolit este un dizolvat care se disociază în ioni atunci când este dizolvat în apă. A neelectrolitîn schimb, nu se disociază în ioni în timpul dizolvării apei. Atât electroliții, cât și non-electroliții contribuie la echilibrul osmotic. Fluidele corpului includ plasma sanguină, citosolul din celule și lichidul interstițial, lichidul care există în spațiile dintre celule și țesuturile corpului. Membranele corpului (cum ar fi membranele pleurale, seroase și celulare) sunt membrane semipermeabile. Membranele semipermeabile sunt permeabile (sau permisive) anumitor tipuri de substanțe dizolvate și apă. Soluțiile pe cele două laturi ale unei membrane semi-permeabile tind să se egalizeze în concentrația substanței dizolvate prin mișcarea substanțelor dizolvate și / sau a apei peste membrană. Așa cum se vede în Figura 32.2, o celulă plasată în apă tinde să se umfle datorită câștigului de apă din mediul hipotonic sau „cu sare scăzută”. O celulă plasată într-o soluție cu concentrație mai mare de sare, pe de altă parte, tinde să facă membrana să se înrăutățească din cauza pierderii de apă în mediul hipertonic sau „cu sare ridicată”. Celulele izotonice au o concentrație egală de substanțe dizolvate în interiorul și în exteriorul celulei, aceasta egalizând presiunea osmotică pe ambele părți ale membranei celulare, care este o membrană semipermeabilă.

Corpul nu există izolat. Există un aport constant de apă și electroliți în sistem. În timp ce osmoreglarea se realizează prin intermediul membranelor din corp, excesul de electroliți și deșeuri este transportat la rinichi și excretat, contribuind la menținerea echilibrului osmotic.

Nevoia de Osmoregulation

Sistemele biologice interacționează constant și schimbă apă și substanțe nutritive cu mediul înconjurător prin consumul de alimente și apă și prin excreție sub formă de transpirație, urină și fecale. Fără un mecanism de reglare a presiunii osmotice sau când o boală afectează acest mecanism, există tendința de a acumula deșeuri toxice și apă, ceea ce poate avea consecințe cumplite.

Sistemele de mamifere au evoluat pentru a regla nu numai presiunea osmotică generală între membrane, ci și concentrațiile specifice de electroliți importanți în cele trei compartimente majore ale fluidelor: plasma sanguină, fluidul extracelular și fluidul intracelular. Deoarece presiunea osmotică este reglată de mișcarea apei peste membrane, volumul compartimentelor de lichid se poate modifica și temporar. Deoarece plasma sanguină este una dintre componentele fluide, presiunile osmotice au o influență directă asupra tensiunii arteriale.

Transportul de electroliți prin membranele celulare

Electrolitii, cum ar fi clorura de sodiu, se ionizează în apă, ceea ce înseamnă că se disociază în ionii lor componenți. În apă, clorura de sodiu (NaCI), se disociază în ionul de sodiu (Na +) și ionul clorură (Cl -). Cei mai importanți ioni, ale căror concentrații sunt foarte strâns reglementate în fluidele corporale, sunt cationii sodiu (Na +), potasiu (K +), calciu (Ca +2), magneziu (Mg +2) și clorura de anioni (Cl -), carbonat (CO3 –2), bicarbonat (HCO3 -) și fosfat (PO3 -). Electrolitii se pierd din organism în timpul urinării și transpirației. Din acest motiv, sportivii sunt încurajați să înlocuiască electroliții și fluidele în perioadele de activitate crescută și transpirație.

Presiunea osmotică este influențată de concentrația de substanțe dizolvate dintr-o soluție. Este direct proporțional cu numărul de atomi sau molecule de dizolvat și nu depinde de dimensiunea moleculelor de dizolvat. Deoarece electroliții se disociază în ionii lor componenți, aceștia, în esență, adaugă mai multe particule dizolvate în soluție și au un efect mai mare asupra presiunii osmotice, pe masă, decât compușii care nu se disociază în apă, cum ar fi glucoza.

Apa poate trece prin membrane prin difuzie pasivă. Dacă ionii electroliți s-ar putea difuza în mod pasiv între membrane, ar fi imposibil să se mențină concentrații specifice de ioni în fiecare compartiment pentru fluid, prin urmare, acestea necesită mecanisme speciale pentru a traversa membranele semipermeabile din corp. Această mișcare poate fi realizată prin difuzarea facilitată și transportul activ. Difuzarea facilitată necesită canale pe bază de proteine ​​pentru deplasarea solutului. Transportul activ necesită energie sub formă de conversie ATP, proteine ​​purtătoare sau pompe pentru a mișca ionii împotriva gradientului de concentrație.

Conceptul de Osmolalitate și Milliequivalent

Pentru a calcula presiunea osmotică, este necesar să înțelegem cum sunt măsurate concentrațiile de solut. Unitatea de măsurare a substanțelor dizolvate este cârtiță. Un mol este definit ca greutatea gram moleculară a solutului. De exemplu, greutatea moleculară a clorurii de sodiu este 58,44. Astfel, un mol de clorură de sodiu cântărește 58,44 grame. The molaritatea a unei soluții este numărul de moli de solut pe litru de soluție. The molalitatea a unei soluții este numărul de moli de solut pe kilogram de solvent. Dacă solventul este apă, un kilogram de apă este egal cu un litru de apă. În timp ce molaritatea și molalitatea sunt utilizate pentru a exprima concentrația soluțiilor, concentrațiile de electroliți sunt de obicei exprimate în milieechivalenți pe litru (mEq / L): mEq / L este egal cu concentrația de ioni (în milimoli) înmulțită cu numărul de electrice se încarcă pe ion. Unitatea de miliechivalenți ia în considerare ionii prezenți în soluție (deoarece electroliții formează ioni în soluții apoase) și sarcina pe ioni.

Astfel, pentru ionii care au o sarcină de unul, un miliechivalent este egal cu un milimol. Pentru ionii care au o sarcină de doi (cum ar fi calciu), un miliechivalent este egal cu 0,5 milimoli. O altă unitate pentru expresia concentrației de electroliți este miliosmolul (mOsm), care este numărul de miliechivalenți de solut pe kilogram de solvent. Lichidele corporale sunt de obicei întreținute în intervalul 280 - 300 mOsm.

Osmoregulatori și Osmoconformatori

Persoanele pierdute pe mare fără apă proaspătă de băut sunt expuse riscului de deshidratare severă, deoarece corpul uman nu se poate adapta la apa de mare potabilă, care este hipertonică în comparație cu fluidele corporale. Organismele, cum ar fi peștii aurii, care pot tolera doar un interval relativ restrâns de salinitate, sunt denumite stenohaline. Aproximativ 90% din totalul peștilor osoși sunt limitați fie la apă dulce, fie la apă de mare. Sunt incapabili de reglare osmotică în mediul opus. Cu toate acestea, este posibil ca câțiva pești precum somonul să-și petreacă o parte din viață în apă dulce și o parte în apa de mare. Organisme precum somonul și molly care pot tolera o gamă relativ largă de salinitate sunt denumite organisme euryhaline. Acest lucru este posibil deoarece unii pești au evoluat osmoregulator mecanisme de supraviețuire în tot felul de medii acvatice. Când trăiesc în apă dulce, corpurile lor tind să preia apă, deoarece mediul este relativ hipoton, așa cum se ilustrează în Figura 32.3.A. În astfel de medii hipotonice, acești pești nu beau multă apă. În schimb, trec o mulțime de urină foarte diluată și realizează un echilibru electrolitic prin transportul activ al sărurilor prin branhii. Când se mută într-un mediu marin hipertonic, acești pești încep să bea apă de mare, excretă sărurile în exces prin branhii și urină, așa cum este ilustrat în Figura 32.3.b. Majoritatea nevertebratelor marine, pe de altă parte, pot fi izotonice cu apa de mare (osmoconformatori). Concentrațiile lor de lichid din corp sunt conforme cu modificările concentrației apei de mare. Compoziția de sare a sângelui peștilor cartilaginoși este similară cu peștele osos, cu toate acestea, sângele rechinilor conține compuși organici uree și oxid de trimetilamină (TMAO). Aceasta nu înseamnă că compoziția lor electrolitică este similară cu cea a apei de mare. Aceștia ating izotonicitatea cu marea prin stocarea unor concentrații mari de uree. Aceste animale care secretă uree se numesc animale ureotelice. TMAO stabilizează proteinele în prezența unor niveluri ridicate de uree, prevenind întreruperea legăturilor peptidice care ar apărea la alte animale expuse la niveluri similare de uree. Rechinii sunt pești cartilaginoși cu o glandă rectală pentru a secreta sare și a ajuta la osmoreglare.

Conexiune în carieră

Tehnician în dializă

Dializa este un proces medical de eliminare a deșeurilor și a excesului de apă din sânge prin difuzie și ultrafiltrare. Când funcția renală eșuează, dializa trebuie făcută pentru a elimina în mod artificial corpul de deșeuri. Acesta este un proces vital pentru a menține pacienții în viață. În unele cazuri, pacienții sunt supuși dializei artificiale până când sunt eligibili pentru un transplant de rinichi. La alții care nu sunt candidați pentru transplant de rinichi, dializa este o necesitate pe tot parcursul vieții.

Tehnicienii în dializă lucrează de obicei în spitale și clinici. În timp ce unele roluri în acest domeniu includ dezvoltarea și întreținerea echipamentelor, majoritatea tehnicienilor în dializă lucrează în îngrijirea directă a pacientului. Sarcinile lor la locul de muncă, care apar de obicei sub supravegherea directă a unei asistente medicale înregistrate, se concentrează pe furnizarea de tratamente de dializă. Aceasta poate include revizuirea istoricului pacientului și starea actuală, evaluarea și răspunsul la nevoile pacientului înainte și în timpul tratamentului și monitorizarea procesului de dializă. Tratamentul poate include luarea și raportarea semnelor vitale ale pacientului și pregătirea soluțiilor și echipamentelor pentru a asigura proceduri exacte și sterile.

Conexiune zilnică pentru cursuri AP®

Pacienții supuși dializei folosesc aparate de dializă precum cea prezentată aici. Sângele lor trece printr-un tub care este scufundat într-o soluție, pereții tubului fiind de fapt membrane semipermeabile. Soluția este făcută astfel încât ureea, principalul produs rezidual produs de oameni, să fie extrasă din sânge prin difuzie. Peretele tubului semipermeabil permite trecerea ureei, dar păstrează componentele mai mari ale sângelui, cum ar fi proteinele și celulele sanguine, în interiorul tubului. Sângele „curățat” este în cele din urmă returnat corpului.


Discuţie

Propunem o metodă statistică PseudotimeDE pentru a identifica genele DE de-a lungul pseudotimei celulare deduse. PseudotimeDE se concentrează pe generarea bine calibrată p-valori ținând cont de aleatorizarea pseudotimului dedus. Pentru a atinge aceste obiective, PseudotimeDE folosește mai întâi submasionarea pentru a estima incertitudinea pseudotimei. În al doilea rând, PseudotimeDE se potrivește cu NB-GAM sau ZINB-GAM atât la setul de date original, cât și la seturile de date permutate subeșantionate pentru a calcula statisticile de testare și valorile sale nule aproximative. Apoi, PseudotimeDE se potrivește cu o distribuție parametrică pentru a estima distribuția nulă aproximativă a statisticii testului. În cele din urmă, calculează PseudotimeDE p-valori cu o rezoluție înaltă. PseudotimeDE este flexibil pentru a găzdui pseudotimul celular dedus într-un format standard prin orice metodă. Utilizarea sa de NB-GAM și ZINB-GAM îi permite să capteze diverse dinamici ale expresiei genelor și să acomodeze inflația zero nedorită în date.

Studii cuprinzătoare asupra datelor simulate și reale confirmă faptul că PseudotimeDE produce un control FDR mai bun și o putere mai mare decât patru metode existente (tradeSeq, Monocle3-DE, NBAMSeq și ImpulseDE2). Pe datele simulate, PseudotimeDE generează bine calibrate p-valori care urmează distribuția uniformă sub ipoteza nulă, în timp ce metodele existente, cu excepția Monocle3-DE, au p-valori care încalcă presupunerea uniformă. Bine calibrat p-valorile garantează controlul FDR valid al PseudotimeDE. Mai mult, datorită utilizării modelelor flexibile NB-GAM și ZINB-GAM, PseudotimeDE are o putere mai mare decât Monocle3-DE, care folosește un model GLM mai restrictiv și, prin urmare, are mai puțină putere. PseudotimeDE depășește, de asemenea, celelalte trei metode - tradeSeq, NBAMSeq și ImpulseDE2 - care generează necalibrate p-valori din punct de vedere al puterii. Pe trei seturi de date reale scARN-seq, genele DE identificate în mod unic de PseudotimeDE îmbrățișează o mai bună interpretabilitate biologică dezvăluită prin analize funcționale și p-valorile PseudotimeDE duc la rezultate GSEA mai semnificative.

O întrebare interesantă și deschisă este ce metodă de inferență a pseudotimei funcționează cel mai bine cu PseudotimeDE. În timp ce observăm că PseudotimeDE are o putere mai mare cu Slingshot decât cu Monocle3-PI în studiile de simulare, ne dăm seama că motivul poate fi asociat cu proiectarea simulării (de exemplu, structurile descendente) și, prin urmare, nu putem trage o concluzie din această observație . Datorită diversității sistemelor biologice și complexității inferenței pseudotimei [9], decidem să lăsăm la dispoziția utilizatorilor alegerea metodelor de inferență pseudotimă, iar acesta este avantajul faptului că PseudotimeDE este flexibil pentru a se potrivi pseudotimei deduse prin orice metode. În practică, încurajăm utilizatorii să încerce metode populare de inferență a pseudotimei și să utilizeze PseudotimeDE ca pas în aval pentru identificarea genelor DE, astfel încât să poată analiza rezultatele identificării și să decidă care metodă de inferență a pseudotimei este mai potrivită pentru setul lor de date.

Problema cu inflația zero sau „abandonul” rămâne nedumerită și controversată în câmpul unicelular [40-44]. Controversa se referă la faptul că zerourile în exces care nu pot fi explicate prin Poisson sau distribuțiile binomiale negative sunt semnificative biologic sau nu. În fața acestei controverse, oferim două modele în PseudotimeDE: NB-GAM și ZINB-GAM, primul tratând zerourile în exces ca fiind semnificative din punct de vedere biologic și cel din urmă nu. În mod specific, distribuția binomială negativă în NB-GAM este adaptată la toate numărul de expresii genice, inclusiv zerouri în exces, în timp ce ajustarea distribuției negative în ZINB-GAM exclude zerourile în exces, pe care ZINB-GAM le tratează implicit ca zerouri non-biologice. PseudotimeDE permite alegerea dintre cele două modele să fie specificată de utilizator sau bazată pe date.Din analiza noastră de date, ne dăm seama că alegerea necesită adesea cunoașterea biologică a setului de date pentru a fi analizată. Mai exact, pe setul de date LPS-celule dendritice și setul de date de maturare a celulelor beta pancreatice, observăm că ZINB-GAM duce la pierderea de putere: unele gene DE potențiale nu pot fi identificate de ZINB-GAM deoarece numărul zero conține informații utile (Fișier suplimentar 1: Fig. . S15-S18). Observația noastră este în concordanță cu un alt studiu recent [42], ai cărui autori au observat că „modelele cu umflare zero duc la rate mai mari fals-negative decât modelele identice non-umflate la zero”. Prin urmare, rezultatele noastre reale de analiză a datelor se bazează pe NB-GAM. Cu toate acestea, realizând complexitatea sistemelor biologice și a protocoalelor scRNA-seq, lăsăm alegerea între NB-GAM și ZINB-GAM ca o opțiune pentru utilizatorii PseudotimeDE și îi încurajăm pe utilizatori să își traseze genele DE cunoscute ca în fișierul suplimentar 1: Fig. S15-S18 pentru a decide care dintre NB-GAM și ZINB-GAM surprinde mai bine dinamica exprimării genelor de interesul lor.

Implementarea actuală a PseudotimeDE este limitată la identificarea genelor DE care au modificări de expresie într-o linie de celule. În timp ce metodele care includ GPfates [45], Monocle2 BEAM [46] și tradeSeq pot testa dacă schimbarea expresiei unei gene este asociată cu un eveniment ramificat care duce la două descendențe, ele nu iau în considerare incertitudinea inferenței descendenței. Cum să explicăm o astfel de incertitudine topologică este o întrebare deschisă provocatoare, așa cum am văzut în fig. 2f și 6b că descendența dedusă poate varia de la o topologie de bifurcație la o topologie de trifurcație pe diferite subseturi de celule. O posibilă direcție este utilizarea inferenței selective [47, 48] și vom lăsa investigarea acestei întrebări cercetărilor viitoare. Datorită acestei probleme de incertitudine topologică, PseudotimeDE este cel mai potrivit pentru datele de exprimare a genei cu o singură celulă care conțin o singură linie celulară (inclusiv date ciclice) sau un număr mic de linii celulare bine separate (de exemplu, bifurcația și trifurcarea). Motivul este că aceste date pot menține o topologie celulară inferibilă stabilă după submasionare, o cerință esențială a PseudotimeDE. Acestea fiind spuse, PseudotimeDE nu este conceput pentru date cu multe linii de celule echivoce sau o ierarhie de celule complexă, datele care nu pot menține topologia celulară inferibilă stabilă între sub-eșantioane, deoarece pentru astfel de date este dificil să se găsească potriviri unu-la-unu între celule linii deduse dintr-un submostru și cele deduse din datele originale. Apoi, o soluție practică pentru astfel de date este definirea mai întâi a unei linii de celule de interes și apoi aplicarea PseudotimeDE numai celulelor atribuite acelei linii.

Există alte întrebări deschise de explorat. O întrebare importantă este: când vrem să identificăm genele DE de-a lungul pseudotimei? După cum am arătat în secțiunea „Rezultate”, pseudotimul dedus poate fi extrem de incert. Întrucât biologii secvențează celulele în mai multe puncte de timp fizice, dacă doresc să investigheze un proces biologic, o analiză simplă este de a identifica genele DE care au modificări de expresie de-a lungul punctelor de timp fizice. Apoi, avem două definiții ale genelor DE: genele a căror expresie se schimbă de-a lungul pseudotimei versus timpul fizic. Înțelegerea definiției care este mai relevantă din punct de vedere biologic este o întrebare deschisă. O altă întrebare este dacă este posibilă integrarea pseudotimei cu timpul fizic pentru a identifica genele DE relevante din punct de vedere biologic. Răspunsul la oricare dintre întrebări necesită o formulare statistică care este direct legată de o întrebare biologică.

O altă întrebare este cum să exploreze corelațiile genă-genă de-a lungul pseudotimei celulare. Metodele actuale de DE detectează doar modificările marginale ale expresiei genelor, dar ignoră corelațiile genă-genă. Rămâne neclar dacă corelațiile genă-genă sunt stabile sau variază de-a lungul pseudotimei celulare. Prin urmare, o nouă metodă statistică pentru a detecta modificările de corelație genă-genă de-a lungul pseudotimei deduse poate oferi noi perspective biologice asupra coexpresiei și reglării genelor la rezoluția celulei unice.


Discuţie

În acest studiu, am combinat abordările din două linii de cercetare separate anterior. Conceptul de rețea neutră a fost utilizat pentru a aborda întrebări evolutive, cum ar fi relația dintre robustețea mutațională și inovație (Smith, 1970 Schuster și colab, 1994 Ciliberti și colab, 2007). Aici, am adaptat abordarea pentru a ne concentra pe o altă întrebare: relația dintre proiectarea rețelei (topologia motivului) și mecanismul dinamic (Ma și colab, 2006 Hornung și Barkai, 2008). În loc să considerăm topologiile ca o listă sau ansamblu, am creat un atlas de complexitate utilizând noțiunea de vecinătate și conceptul că topologiile minime reprezintă mecanisme de bază (Salazar-Ciudad și colab, 2000 Munteanu și Solé, 2008). Stalactitele ies în mod natural din această abordare și am arătat că, deși topologia de bază singură este insuficientă pentru a defini un mecanism dinamic (Figura Suplimentară S8), totuși stalactitele pot corespunde unei clasificări a mecanismelor. Deși diferitele mecanisme sunt mapate în regiuni separate ale spațiului parametrilor de bază, metodele mai convenționale nu au reușit să găsească aceste clase mecaniciste (Figura suplimentară S6). Prin urmare, credem că atlasul complexității este un concept puternic, care va fi aplicabil multor alte studii ale mecanismului de rețea.

Folosind acest nou instrument, am descoperit primul caz al unei funcții biologice bine definite pentru care există cel puțin șase mecanisme diferite cu trei gene. Acestea reprezintă probabil clase majore de proiectare a rețelei (sisteme dinamice) importante pentru problema interpretării gradientului morfogen (Figura 5) și pot fi adăugate la repertoriul posibilelor mecanisme de formare a benzilor, pentru a ne ajuta să înțelegem sistemele reale de model (Lander, 2007). Prezicem că acele mecanisme nedescrise pentru interpretarea morfogenului și anume (C, D și E) vor sta la baza sistemelor biologice reale. Descoperirea faptului că cinci dintre cele șase mecanisme sunt autonome celulare întărește viziunea emergentă conform căreia rețelele de factori de transcripție reglementare încrucișată pot fi în centrul multor sisteme reale, așa cum sa propus pentru SHH (Dessaud și colab, 2008). Interesant este că s-a demonstrat recent în sistemul Wingless al Drosophila disc imaginal de aripă că comunicarea locală celulă-celulă este esențială pentru interpretarea corectă a morfogenului (Piddini și Vincent, 2009). Studiul nostru prezice că comunicarea locală celulă-celulă va fi rareori responsabilă pentru răspunsul dependent de doză al rețelelor de interpretare a morfogenului. Demonstrăm că este mai probabil să fie implicat în furnizarea robustetei sau preciziei zgomotului sistemului, mai degrabă decât funcționalitatea sa de bază.

În cele din urmă, puterea unor astfel de hărți de topologie funcțională pentru a discerne topologia rețelei subiacente și mecanismul unei funcții a fost demonstrată anterior (Ma și colab, 2009). Cu toate acestea, astfel de hărți au demonstrat până acum doar existența unuia sau a două mecanisme care sunt capabile să genereze o funcție dată. În schimb, rezultatele prezentate aici avertizează că unele funcții biologice bine definite pot avea în schimb o gamă largă de explicații dinamice alternative (chiar și pentru rețele relativ simple cu trei gene și un formalism de modelare limitat), așa cum este demonstrat în Figura 5. Această caracteristică prezisă are beneficii potențiale, precum și avertismente. Acesta sugerează că, în biologia sintetică, va exista o serie de moduri diferite de a proiecta un circuit pentru a îndeplini o funcție dorită - oferind astfel o gamă mai mare de opțiuni din care să alegeți cel mai practic design.


Debunked: Bruce Lipton și Biologia credinței

Prima sa afirmație că mutațiile nu sunt aleatorii nu are nicio dovadă care să o susțină. În a lui Evoluție spontană carte, arată un articol publicat în Natură în 1988 scris de John Cairns. Lucrarea descrie un experiment în care E. coli cu o genă mutantă defectă pentru descompunerea lactozei este plasată într-un mediu care nu conține decât lactoză. Rezultatele au fost că bacteriile s-au mutat și au reușit să descompună lactoza și să crească. Cairns a concluzionat că mutația nu a fost aleatorie și Lipton susține că putem face lucruri similare atunci când sănătatea noastră este compromisă. Această idee are probleme uriașe, deoarece experimentul nu numai că a fost eronat, dar există explicații perfect bune. Toate acestea sunt discutate destul de amănunțit pe Wiki.

A doua afirmație a lui Lipton este de unde provine cea mai mare parte a ideilor sale. El afirmă că, din moment ce proteinele controlează expresia genelor, avem cumva putere asupra acestui mecanism cu conștiința noastră și continuăm să povestim despre vindecarea miracolului prin hipnoză și meditație care poate fi explicată cel mai probabil prin cazuri de diagnostic greșit sau o recuperare foarte norocoasă. Problema aici este că proteinele sunt fabricate cu instrucțiuni din ADN, iar proteinele specifice reglează expresia anumitor gene. Nici o genă, nici o proteină reglatoare, astfel încât genele își controlează indirect propria expresie. După cum sa discutat în punctul anterior, modificările ADN-ului sunt aleatorii, deci nu putem controla ce genă se va schimba pentru a produce ce proteină decât dacă folosim ingineria genetică. Concepția greșită vine cu epigenetica. Cele mai dramatice schimbări epigenetice sunt permanente și au loc la începutul dezvoltării. Modificările epigenetice la indivizii maturi sunt de obicei superficiale, cum ar fi modificările culorii ochilor, nivelurile hormonilor, ciclul somnului și alte procese care sunt deja foarte autoreglate. Mai multe despre acest subiect pot fi citite aici și aici. Lipton susține că aceste procese pot fi într-un fel controlate cu credințele noastre și pot fi utilizate pentru a debloca ADN-ul care ne poate ajuta să trăim sănătos și pașnic fără ajutorul guvernului sau al companiilor farmaceutice. Un vânzător clasic de ulei de șarpe care vinde falsă speranță pacienților bolnavi.

Jay_Bee

Membru nou

Nu am verificat încă acest lucru pentru detalii, cu siguranță ar putea să facă știință știința și să o extindă mai departe decât se justifică. Meditația pe termen lung duce la modificări anatomice ale creierului care pot fi măsurate prin diferite tehnologii de scanare (RMN, RMN, etc.). Meditația reduce cortizolul și crește melatonina, iar acest lucru schimbă modelul de exprimare a genelor. Iată un studiu din partea de sus a teancului care arată că genele responsabile de producerea unor molecule foarte inflamatorii pot fi reduse prin meditație: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22795617

Iată unul dintre studiile mele preferate legate de acest subiect - & quot; Analiza stării cuantice a emisiilor spontane de fotoni de lumină ultra slabă a practicienilor subiecților de meditație și control & quot; Oamenii care meditează aruncă mai puțini fotoni !! Cred că acest efect este foarte real, dar interpretarea studiului necesită cercetări și gândiri suplimentare - ar fi greșit să treci la multe dintre concluziile cvasireligioase, așa cum au făcut unii. Dar meditația (și exercițiile fizice și dieta) vă pot schimba, chiar și la nivel cuantic !! http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18697618

Dan Wilson

Membru senior.

Neînregistrat

Oaspete

Mick West

Administrator

Cairenn

Membru senior.

Simt că o atitudine pozitivă este utilă în multe boli. Mă îndoiesc că „reconectează” ADN-ul. Gândul meu este că reduce hormonii stresului și astfel propriul dvs. sistem imunitar este capabil să combată boala.

Este adevărat că chiar și multe tipuri de cancer nu se dezvoltă niciodată pentru a deveni viața în pericol. Ne putem uita la problemele pe care le avem cu testele pentru cancerul de prostată.

Dan Wilson

Membru senior.

Dan Wilson

Membru senior.

Ei bine, da. Există mulți factori care intră într-o boală. Aceste sisteme biologice sunt foarte complexe. De exemplu, dezvoltarea cancerului este un joc de noroc în care șansele sunt stabilite de gene și modul în care suferă ADN-ul dvs. din cauza alegerilor din stilul dvs. de viață. Cu toate că sunt atenți, totuși, oamenii pot dezvolta în continuare cancer din cauza mutației aleatorii. Norocul în recuperare are și elemente de șansă. Unele sisteme imune ale oamenilor sunt mai potrivite pentru a distruge celulele canceroase și lucrurile pe care nu le înțelegem pe deplin se întâmplă să creeze acea recuperare foarte rară "miracol". Un fel de recuperare pe care nu-l putem promite se va întâmpla tuturor. Exemplul cancerului aici este foarte complex și se lucrează mult pentru a-l înțelege.

Cairenn

Membru senior.

La câini, acarianul demodex se găsește la majoritatea câinilor (și cei mai mulți oameni care îl au, de asemenea). Sistemul imunitar al câinelui (și al nostru ține acești acarieni sub control). Cu toate acestea, atunci când sistemul imunitar este slăbit, râia poate provoca probleme ale pielii.

Într-o anumită măsură, același lucru este valabil și pentru acarianul care provoacă râie sarcoptică la câini și scabie la oameni.

SR1419

Membru senior.

^ Câinele meu a izbucnit de fapt cu răsucire demodactică în timp ce un cățeluș - și-a pierdut părul din jurul unuia dintre ochi. aspect amuzant (a crescut din nou).

Neînregistrat

Oaspete

În primul rând, cred că trimiterea la o pagină wiki care are o notificare uriașă mai sus spunând că are probleme și că lipsește citatele nu este un început bun pentru a dezbate vreo teorie. Argumentul dvs. este interesant și are merite.

Dar trebuie să fiu de acord că au fost prea multe diagnostice de „omisi” și „de recuperări foarte norocoase” pentru a permite argumentului tău să rămână necontestat. Da, poate nu suntem capabili să ne schimbăm ADN-ul cu mintea. Dar există ceva acolo. Oamenii de pretutindeni par să se vindece singuri de o serie de boli și boli care pun viața în pericol.

Cu siguranță dezmembrez, dar veniți cu un argument mai bun decât norocul unei persoane aflat la baza argumentului dvs.

Neînregistrat

Oaspete

Având în vedere bogăția literaturii științifice la care se face referire în cărțile domnului Lipton, care servesc la susținerea mileniilor de tradiție și învățături medicale din est, precum și lipsa de sprijin informațional pe care îl oferiți pentru toată „dezmembrarea” dvs., mă mir că cineva vă ia Serios. Bruce Lipton face o treabă foarte bună de a explica teoria energiei cuantice minților occidentale și, deși poate fi nouă pentru dvs. și pentru nenumărate asociații și gânditori occidentali „acreditați”, merită un mare respect pentru scrierea unei cărți atât de cuprinzătoare fără adversari - un respect care i se acordă rar.

Acestea sunt informații care au fost predate de-a lungul veacurilor, fie de yoghini antici, de maeștri Shaolin sau Zen, sau de alți maeștri culturali și vindecători, toți care au abilitatea înnăscută de a înțelege bolile și sănătatea în modurile în care medicii noștri autorizați nu au putut niciodată. Și stai aici și îl respingi cu divagări ignorante? Mi s-a subliniat odată că sistemul medical alopat occidental este singurul sistem de vindecare din lume care refuză să accepte energia vitală a vieții, care este inerentă tuturor ființelor și mediilor vii. Gândește-te la asta pentru o clipă.

Ai citit chiar cartea? Sau poate ați parcurs-o, citind rezumatele și interpretările altor persoane înainte de a vă auzi aici. Oricine a citit cu adevărat cartea și a căutat să înțeleagă informațiile prezentate în pagini nu a putut, în timp ce păstrează o față dreaptă, să-l bage pe Bruce Lipton și cercetările sale sau să încerce să-i submineze teoriile.

O opinie echilibrată va arăta mult mai mult adevăr decât o părtinire. Poate că ar trebui să încercați să țintiți bazele pe care propriile credințe sunt construite în prezent cu aceeași agresiune neîncetată pe care o declanșați asupra teoriilor domnului Lipton. Dacă convingerile dvs. actuale se mențin sub un astfel de foc, așa cum face adevărul științei dlui Lipton, indiferent de bătăușul și dezmembrarea care i se aruncă în cale, atunci cred că sunteți în clar să continuați să vă spuneți mintea așa cum faceți. În caz contrar, poate că trebuie să vă reexaminați propriile credințe, și nu ale domnului Lipton.

Neînregistrat

Oaspete

Quantumbeliever

Interzis

Mick West

Administrator

El susține, de asemenea, că mersul cu focul este „mintea-peste-materie”, atunci când tot ceea ce este este termodinamică. Îngreunează să-l iei în serios.

Sunt sigur că a mai rămas o mulțime de cunoștințe de descoperit. Totuși, tot ceea ce Lipton face este să speculeze.

Neînregistrat

Oaspete

Mick West

Administrator

MikeC

Cont închis

Da - a făcut-o eu în urmă cu câteva decenii - a fost bine, cu excepția faptului că mi-am pus călcâiul în pământ moale chiar la capătul tăciunului și o cenușă fierbinte a căzut de pe „pat” și s-a așezat împotriva tendonului meu achilian pentru o secundă, provocând un blister.

Ajunsesem la construcția patului de jar - era format din lemn de foc local standard - pinus radiata - construit într-un stâlp, apoi greșit peste un pat de lut pregătit atunci când a încetat să ardă.

nu au fost necesare droguri, meditații sau medicamente de niciun fel pentru ca tălpile mele să nu fie rănite prin mersul de aproximativ 6 picioare și nici altceva decât un tencuială și aproximativ o săptămână pentru arderea călcâiului.

Dan Wilson

Membru senior.

Cairenn

Membru senior.

O altă problemă care pare să fie întotdeauna trecută cu vederea la persoanele care doresc doar „medicamente naturale”, este impactul pe care creșterea / colectarea lor le-ar avea asupra mediului. Ne putem uita deja la problemele cu Ginsengul american. Vă puteți imagina să dezbrăcați salcii de scoarță în loc de aspirină cultivată în laborator?

Cred că cea mai bună prietenă a mea a instruit în cele din urmă pe oamenii care fac treabă în curte pentru ea, să NU stropească păpădia cu buruieni. Ea le vrea. Este un bun medicament pe bază de plante și are chiar și o „cameră liniștită” cu lucruri care se usucă în ea.

Dan Wilson

Membru senior.

De fapt, el susține în cărțile sale că ne putem schimba ADN-ul. S-au făcut multe cercetări cu privire la influența proteinelor și forma acestora. Spunerea că câmpurile cuantice le poate schimba și că schimbăm câmpurile cuantice este o afirmație îndrăzneață pentru care nu cred că există nicio dovadă. Fizica newtoniană nu are nimic de-a face cu modul în care moleculele organice interacționează și reacționează între ele. Nu mă mir că ar putea prezice mișcarea ei cu fizica cuantică, deoarece fsica cuantică descrie fsica lucrurilor foarte mici, spre deosebire de fizica newtoniană care se aplică mult mai bine în lumea macroscopică. Din câte știu eu, fizica cuantică a beneficiat deja de medicină prin utilizarea de metode de lasere, nanoparticule și calcule mult mai bune. Nu în nici un fel de a influența câmpurile. Cu toate acestea, fizica cuantică nu este domeniul meu de expertiză și, dacă credeți că există dovezi că câmpul cuantic ne influențează sănătatea într-un mod în care ne putem influența pe noi înșine, vă rugăm să o postați.

Desigur, nu este perfect, dar aveți nevoie de multe dovezi dacă doriți să o schimbați. Nu orice idee radicală nouă care provoacă înțelegerea actuală este una bună. Majoritatea sunt de fapt foarte rele.

RolandD

Membru activ

O altă problemă care pare să fie întotdeauna trecută cu vederea la persoanele care doresc doar „medicamente naturale”, este impactul pe care creșterea / colectarea lor le-ar avea asupra mediului. Ne putem uita deja la problemele cu Ginsengul american. Vă puteți imagina dezbrăcarea salciei de scoarță în loc de aspirină cultivată în laborator?

Cred că cea mai bună prietenă a mea i-a instruit în cele din urmă pe oamenii care lucrează în curte pentru ea, să NU stropească păpădia cu buruieni. Ea le vrea. Este un bun medicament pe bază de plante și are chiar și o „cameră liniștită” cu lucruri care se usucă în ea.

Cairenn

Membru senior.

Unul dintre preferatele mele sunt oamenii care par să creadă că cultivarea cânepei este leacul pentru orice. Uleiul de cânepă poate înlocui benzina, fibra de cânepă poate fi utilizată în locul materialelor plastice, iar pentru pater, semințele de cânepă sunt o sursă excelentă de nutriție. Unul dintre „punctele lor de vânzare” este că „cânepa va crește peste tot” și puteți obține mai multe culturi în fiecare an.

Am cercetat-o, potrivit producătorilor canadieni de cânepă conf. Univ. Cânepa comercială necesită sol bun (egal cu cel necesar grâului sau porumbului), îngrășământ și irigații sau precipitații bune. Doar câteva zone din SUA ar avea un sezon de creștere suficient de lung pentru mai mult de o recoltă. Opps,

Pete Tar

Membru senior.

Am crezut că cânepa are potențialul de a fi cultivată ca plantă de mop-up pentru tratarea canalizării?

Dar ar oferi asta suficient pentru a face toate acele lucruri?

Neînregistrat

Oaspete

Unul dintre preferatele mele sunt oamenii care par să creadă că cultivarea cânepei este leacul pentru orice. Uleiul de cânepă poate înlocui benzina, fibra de cânepă poate fi utilizată în locul materialelor plastice, iar pentru pater, semințele de cânepă sunt o sursă excelentă de nutriție. Unul dintre „punctele lor de vânzare” este că „cânepa va crește peste tot” și puteți obține mai multe culturi în fiecare an.

Am cercetat-o, potrivit producătorilor canadieni de cânepă conf. Univ. Cânepa comercială necesită sol bun (egal cu cel necesar grâului sau porumbului), îngrășământ și irigații sau precipitații bune. Doar câteva zone din SUA ar avea un sezon de creștere suficient de lung pentru mai mult de o recoltă. Opps,

Neînregistrat

Oaspete

Cairenn

Membru senior.

Mai întâi nu sunt un brooo. În al doilea rând am făcut destul de puțin. M-am interesat după ce am citit „Nu este treaba nimănui” de Peter McWilliams. Nu m-am uitat doar la site-urile de cânepă profesionale, am arătat ca și cum aș avea teren și am vrut să știu dacă cânepa ar fi o cultură bună pentru a crește.

Iată câteva din ceea ce am găsit. S-ar putea să observați că niciunul dintre ele nu este site anti-cânepă

Cânepa industrială poate fi cultivată pe o mare varietate de tipuri de sol. Cânepa preferă un sol suficient de adânc, bine aerat, cu un pH pf 6 sau mai mare, împreună cu o bună umiditate și o capacitate de reținere a nutrienților. Cu toate acestea, solurile slab drenate nu sunt recomandate deoarece excesul de apă după ploi abundente poate duce la deteriorarea culturii de cânepă. Cânepa este extrem de sensibilă la inundații și compactarea solului
Pregătirea solului

Pentru germinarea rapidă și uniformă a semințelor de cânepă este necesar un pat de semințe fin și ferm. Pregătirea convențională a semănatului și forarea sunt probabil ideale. Răsadurile nu vor apărea uniform dacă sămânța este plasată la o adâncime mai mare de 2 inci. „Sistemele fără prelucrare” pot fi utilizate și cu rezultate bune, dar pot fi mai vulnerabile la apariția neregulată în funcție de sezonul de vegetație.
3. Nutriție

Pentru a obține un randament optim, trebuie să fie disponibilă de două ori mai mulți nutrienți pentru cultură decât va fi în cele din urmă îndepărtată din sol la recoltare. Un câmp de cânepă produce o cantitate foarte mare de material vegetativ într-o perioadă scurtă de vegetație. Absorbția de azot este cea mai intensă în primele 6 până la 8 săptămâni, în timp ce potasiul și în special fosforul sunt necesare mai mult în timpul înfloririi și formării semințelor. Cânepa industrială necesită 105 până la 130 lbs./acre (120 până la 150 kg./ha) azot, 45 până la 70 lbs./acre (50 până la 80 kg / ha) fosfat și 52 până la 70 lbs./acre (60 până la 80 kg / ha) potasiu.

Cânepa preferă un climat blând, o atmosferă umedă și o precipitație de cel puțin 25-30 inci pe an. Umiditatea bună a solului este necesară pentru germinarea semințelor și până când plantele tinere sunt bine stabilite.
5. Controlul buruienilor

Cânepa industrială este un supresor de buruieni extrem de eficient. Nu sunt necesare substanțe chimice pentru cultivarea acestei culturi. Cânepa industrială este o cultură cu întreținere redusă. Nu există produse chimice înregistrate pentru combaterea buruienilor în cânepă. Un stand normal de 200 până la 300 de plante pe metru pătrat nuanțează buruienile, lăsând câmpurile fără buruieni la recoltare pentru următoarea cultură.

Observați efectul de baldachin creat de plantarea densă. Atunci când este plantat și cultivat corespunzător, combaterea buruienilor este o problemă.

Deși cânepa este bine adaptată zonei climatice temperate și va crește în condiții de mediu variate, aceasta crește cel mai bine cu condiții de creștere calde, un sezon extins fără îngheț, soluri agricole extrem de productive și umiditate abundentă pe tot parcursul sezonului de creștere. Când este cultivat în condiții adecvate, cânepa este foarte competitivă cu buruienile, iar erbicidele nu sunt în general necesare în producția de cânepă. Deși au fost raportate o serie de dăunători și boli ale insectelor la cânepă, pierderile semnificative de recolte de la dăunători nu sunt frecvente. Sunt necesare niveluri ridicate de fertilitate a solului pentru a maximiza productivitatea cânepei. Cerințele culturale și costurile de producție sunt destul de similare cu cele ale porumbului. Randamentele raportate de cânepă variază de la 2,5 la 8,7 tone de tulpini uscate pe acru.

Cerințele climatice și de sol ale cânepei pot fi îndeplinite în unele zone agricole ale PNW, cu toate acestea, cânepa va necesita cu siguranță irigarea pentru a maximiza în mod fiabil productivitatea în regiune. Cerința pentru irigații suplimentare va pune cânepa în competiție directă cu culturile de cea mai mare valoare din PNW, limitând suprafața disponibilă. Randamentele stem vor trebui să fie substanțial mai mari decât cele înregistrate anterior pentru cânepă pentru a fi fezabile din punct de vedere economic în PNW la prețurile actuale. Este puțin probabil ca investițiile necesare pentru îmbunătățirea tehnologiei de producție a cânepei să fie făcute până când restricțiile legislative nu vor fi eliminate din cultură.


Cânepa se descurcă bine într-o varietate de tipuri de sol, dar nu tolerează seceta, inundațiile, solurile saturate sau saline. Este
tolerant la înghețuri ușoare de primăvară. Testele arată că cânepa crește bine în maro închis până la solurile groase negre ale
Saskatchewan cu textură medie, umiditate ridicată a solului și un sezon de creștere îndelungat. Acest lucru este valabil mai ales pentru
Finola, un soi nordic cu origine rusă / finlandeză. Cânepa nu este potrivită pentru sud-vest din cauza
condiții mai uscate și soluri argiloase grele. În general, cânepa este cea mai potrivită pentru zonele cu precipitații moderate și bune
fertilitatea solului.
Maturitatea variază de la 80 la 120 de zile, în funcție de soi și data de însămânțare. Cânepa este o plantă fotosensibilă,
astfel, înflorirea plantei este declanșată de lungimile mai scurte ale zilei după 21 iunie. Culturi însămânțate la începutul primăverii
poate produce tulpini mai înalte și producții mai mari, dar nu va înflori sau se va maturiza mult mai devreme decât culturile însămânțate mai târziu.
Cânepa ar trebui să fie însămânțată între 1 mai și 31 mai, data de 15 mai fiind data optimă de însămânțare. De cand
cânepa este sensibilă la lungimea zilei,
culturile cu sămânță târzie nu vor avea suficientă biomasă pentru a produce un randament bun, deoarece planta va înflori după 21 iunie,
indiferent de mărimea plantei


Condițiile solului:
iHemp răspunde la un sol bine drenat, lut, cu pH (aciditate) peste 6,0. Se preferă neutru până la ușor alcalin (pH 7,0 - 7,5). Cu cât conținutul de argilă al solului este mai ridicat, cu atât este mai mic randamentul de cereale sau fibre. Solurile argiloase sunt ușor de compactat, iar iHemp este foarte sensibil la compactarea solului. Plantele tinere sunt foarte sensibile la soluri umede sau inundații în primele 3 săptămâni sau până când creșterea atinge al patrulea internod (aproximativ 30 cm sau 12 ”înălțime). Plantele deteriorate de apă vor rămâne reticente, rezultând o recoltă plivită, neuniformă și săracă.

Solurile nisipoase slab structurate, predispuse la secetă, oferă foarte puțină fertilitate naturală sau suport pentru planta iHemp. Pentru a obține producții maxime pe aceste soluri vor fi necesare nutrienți suplimentari și apă, prin urmare costurile suplimentare fac producția neeconomică.


Gene: Tipuri și funcții ale genei

Termenul genă a fost introdus de Johanssen în 1909. Înainte de el, Mendel a folosit cuvântul factor pentru o unitate specifică, distinctă, de particule de moștenire care ia parte la exprimarea unei trăsături. Johanssen a definit gena ca o unitate elementară de moștenire care poate fi atribuită unei anumite trăsături.

Munca lui Morgan a sugerat că gena este cel mai scurt segment al cromozomului care poate fi separat prin trecere, poate suferi mutații și influența exprimarea uneia sau mai multor trăsături. În prezent, o genă este definită ca o unitate de ereditate și timiditate compusă dintr-un segment de ADN sau cromozom situat la un locus specific (locusul genei) care transportă informații codificate asociate cu o funcție specifică și poate suferi încrucișare, precum și mutație.

(i) O unitate de material genetic care poate reproduce,

(ii) Este o unitate de recombinare, adică capabilă să treacă peste,

(iii) O unitate de material genetic care poate suferi mutații,

(iv) O unitate de ereditate legată de structura sau funcția somatică care duce la o expresie fenotipică. Lewin (2000) a definit gena ca fiind o secvență de ADN care codifică un produs difuzibil.

Din lucrările lor despre auxotrofii Neurospora, Beadle și Tatum (1948) au propus o ipoteză cu o singură genă și o enzimă și au definit gena ca o unitate a materialului ereditar care specifică o singură enzimă. Yanofsky și colab. (1965) au observat că anumite enzime ar putea fi compuse din mai multe polipeptide.

Aceștia au înlocuit o ipoteză cu o singură genă cu o enzimă cu o ipoteză cu o singură genă cu o polipeptidă (gena este o unitate a materialului ereditar care specifică sinteza unui singur polipeptid). În acest moment a devenit clar că materialul ereditar al cromului și shimozomului este ADN și că o genă este un segment liniar al ADN numit cistron.

Prin urmare, termenul cistron a devenit sinonim cu gena. Mai mult, o genă sau cistron poate sintetiza nu numai o polipeptidă, ci și ARN ribozomal sau de transfer. Cistronul (sau gena) este un segment de ADN care constă dintr-o secțiune de secvențe de bază, codurile pentru o polipeptidă, un ARN de transfer (ARNt) sau o moleculă de ARN ribozomal (ARNr). În prezent, o astfel de genă se numește genă structurală.

Sistemul genetic conține, de asemenea, o serie de gene reglatoare care controlează funcționarea genelor structurale. Cu toate acestea, există mai multe excepții, de exemplu, gene suprapuse, gene poliproteice, gene divizate etc.

O genă sau cistron are multe poziții sau situri în care pot apărea mutații. O modificare a nucleotidei unice poate da naștere unui fenotip mutant, de exemplu, anemie cu celule secera. În mod similar, doi cistroni defecți se pot recombina pentru a forma un cistron de tip sălbatic. În ciuda modificărilor de mai sus în conceptele de trăsături structurale mutaționale și recombinaționale ale genei, conceptul funcțional și știțional rămâne același - este o unitate a eredității.

Tipuri de gene:

1. Gene de păstrare a casei (gene constitutive):

Sunt acele gene care se exprimă constant într-o celulă, deoarece produsele lor sunt necesare pentru activitățile celulare normale, de exemplu, gene pentru glicoliză, ATP-ase

2. Gene neconstituționale (gene de lux):

Genele nu se exprimă întotdeauna într-o celulă. Acestea sunt activate sau dezactivate în funcție de cerința activităților celulare, de exemplu, gena pentru nitrat reductaza în plante, sistemul lactozei din Escherichia coli. Genele neconstituționale sunt de alte două tipuri, inductibile și reprimabile.

Genele sunt pornite ca răspuns la prezența unei substanțe chimice sau a unui inductor care este necesar pentru funcționarea produsului activității genelor, de exemplu, nitrat pentru nitrat reductază.

Sunt acele gene care continuă să se exprime până când o substanță chimică (adesea un produs final) inhibă sau își reprimă activitatea. Inhibarea unui produs final este cunoscută sub numele de reprimare a feedback-ului.

5. Multigene (familie de gene multiple):

Este un grup de gene similare sau aproape similare pentru îndeplinirea cerințelor de timp și produse specifice țesuturilor, de exemplu, familia genei globinei (e, 5, (3, у pe cromozomul 11, oc și 8 pe cromozomul 16).

Genele apar în mai multe copii, deoarece produsele lor sunt necesare în cantitate mai mare, de exemplu, genele histonice, genele ARNt, genele ARNr, genele actinei.

Genele sunt prezente în copii unice (ocazional de 2-3 ori), de exemplu, gene care codifică proteinele. Ele formează 60-70% din genele funcționale. Duplica și științele, mutațiile și remodelarea exonului pot forma gene noi.

Acestea sunt gene care au omologie cu gene funcționale, dar nu sunt capabile să producă produse funcționale din cauza codonilor fără sens intervenți, inserții, deșilenții și inactivare a regiunilor promotor, de exemplu, mai multe gene gen ARNr.

Sunt gene eucariote cărora le lipsesc intronii. Genele procesate s-au format probabil datorită transcripției inverse sau retrovirusurilor. Genele procesate sunt în general nefuncționale, deoarece nu au promotori.

Au fost descoperite în 1977 de mulți muncitori, dar se acordă credit Sharp și Roberts (1977). Genele divizate sunt acele gene care posedă regiuni suplimentare sau neesențiale intercalate cu părți esențiale sau codificatoare. Părțile neesențiale sunt numite introni, ADN distanțier sau secvențe intervenante (IVS). Părțile esențiale sau de codificare se numesc exoni. Regiunile intronice transcrise sunt îndepărtate înainte ca ARN să treacă în citoplasmă. Genele divizate sunt caracteristice eucariotelor.

Cu toate acestea, anumite gene eucariote sunt complet exonice sau nedivizate, de exemplu, gene histonice, gene interferon. Genele divizate au fost înregistrate și în procariote, gena timidilat sintază și gena ribonucleotid reductazei în T4. O genă care produce calcitonină în tiroidă formează o neuropeptidă în hipotalamus prin îndepărtarea unui exon. Adenovirusul are, de asemenea, un mecanism pentru a produce 15—20 proteine ​​diferite dintr-o singură unitate tran & shyscriptional prin splicing diferențial.

11. Transpozoni (Jumping Genes Hedges și Jacob, 1974):

Sunt segmente de ADN care pot sări sau se pot deplasa dintr-un loc al genomului în altul. Transpozonii au fost descoperiți de Me Clintock (1951) pentru prima dată în cazul porumbului, când a descoperit că un segment de ADN s-a mutat în codificarea genei pentru sâmburii pigmentați și a produs sâmburi de culoare deschisă.

Transpozonii posedă ADN repetitiv, similar sau inversat, la capetele lor, cu o lungime de aproximativ 5, 7 sau 9 nucleotide. Transpozaza enzimatică separă segmentul de originalul său prin scindarea secvențelor repetitive la capetele sale.

Există multe tipuri de transpozoni. La ființele umane, cele mai frecvente tipuri de transpozoni aparțin familiei Alu (având un sit pentru tăiere prin enzima de restricție Alu I). Numărul de nucleotide per transposon este de aproximativ 300, cu aproximativ 300.000 de copii în genom. Trecerea transpozonilor dintr-un loc în altul duce la remanierea secvențelor de nucleotide din gene. Remodelarea intronilor schimbă adesea expresia genelor, de exemplu, proto-oncogene → oncogene. Se pot dezvolta noi gene prin amestecarea exonului. Alte modificări cauzate de transpozoni sunt mutațiile, prin inserții, ștergeri și translocații.

În ф x 174, genele В E și К se suprapun peste alte gene.

Genele structurale sunt acele gene care au codificat informații și științe pentru sinteza substanțelor chimice necesare pentru mașinile celulare.

Substanțele chimice pot fi:

(a) Polipeptide pentru formarea proteinelor structurale (de exemplu, complex coloidal de protoplasmă, membrane celulare, elastină a ligamentelor, colagen de tendoane sau carti și shylage, actină a mușchilor, tubulină de microtubuli etc.). (b) Polipeptide pentru sinteza enzimelor,

(c) Transport proteine ​​cum ar fi hemoglobina eritrocitelor, transportul lipidelor pro & shyteine, proteinele purtătoare ale membranelor celulare etc.

(d) Hormoni proteici, de exemplu insulina, hormonul de creștere, hormonul paratiroidian,

(e) Anticorpi, antigeni, anumite toxine, coagul de sânge și factori de șilare etc.

(f) ARN-uri netranslate cum ar fi ARNt, ARNr. În linii mari, genele structurale produc fie mARN-uri pentru sinteza polipeptidelor / proteinelor / enzimelor, fie ARN-uri necodificate.

14. Gene de reglementare (secvențe de reglementare):

Genele de reglementare nu transcriu ARN-urile pentru controlul structurii și funcționării celulelor. În schimb, ele controlează funcțiile și funcțiile genelor structurale. Genele de reglare importante sunt promotorii, terminatorii, operatorii și genele de producere sau de reglare a represorilor. Represorul nu participă la activitatea celulară. În schimb, reglează activitatea altor gene. Prin urmare, gena producătoare de represor este de natură intermediară.

15. Gene specifice țesuturilor:

Sunt gene care sunt exprimate numai în anumite țesuturi specifice și nu în altele.

Funcții genetice:

(i) Genele sunt componente ale materialului genetic și sunt astfel unități de moștenire,

(ii) Controlează morfologia sau fenotipul indivizilor,

(iii) Replicarea genelor este esențială pentru diviziunea celulară,

(iv) Genele transportă informațiile ereditare de la o generație la alta,

(v) Controlează structura și metabolismul corpului,

(vi) Remodelarea genelor în momentul reproducerii sexuale produce variații,

(vii) Se produc diferite legături datorită traversării,

(viii) Genele suferă mutații și își schimbă expresia,

(ix) Gene noi și, în consecință, noi trăsături se dezvoltă datorită remanierii exonilor și intronilor.

(x) Genele își schimbă expresia datorită efectului de poziție și al transpozonilor.

(xi) Diferențierea sau formarea diferitelor tipuri de celule, țesuturi și organe în diferite părți ale corpului este controlată prin exprimarea anumitor gene și neexprimarea altora,

(xii) Dezvoltarea sau producerea diferitelor etape din istoria vieții este controlată de gene.


Lecții din bacterii

Ca student absolvent, Sternberg a lucrat cu Doudna pentru a dezvolta unul dintre cele mai vechi instrumente bazate pe CRISPR. De la aderarea la Columbia în 2018, Sternberg și-a extins căutarea, căutând sisteme suplimentare de editare a genelor care se găsesc în primele forme de viață ale naturii și detaliază modul în care pot fi implementate pentru a avansa descoperirea genomică în laborator. „Bacteriile luptă împotriva virusurilor de mult timp și diversificarea sistemelor lor imunitare este o comoară pentru construirea de noi tehnologii”, spune el. „Nu am terminat de descoperit biologia nouă și, cu cât găsim mai multe, cu atât putem folosi mai mult pentru dezvoltarea instrumentelor.”

Lucrarea reiese din formele de viață predominant unicelulare cunoscute sub numele de procariote, organismele cărora le lipsește un nucleu sau alte organite dedicate. Cu ADN-ul care pluteste liber pe tot parcursul citoplasmei lor, procariotele nu-și permit să devină neglijent în legătură cu detectarea și neutralizarea genelor străine care ar putea dovedi desfacerea lor. Intrați în instrumentul de supraveghere a ADN-ului înnăscut care servește ca sistem imunitar adaptiv proteic. De fiecare dată când o bacterie învinge ADN-ul patogen, captează câteva fragmente caracteristice - cele grupate în mod regulat, intercalate cu repetiții scurte palindromice - și creează o copie ARN, echivalentul genetic al unui poster dorit. Pe măsură ce sistemul imunitar adaptiv al bacteriei continuă să supravegheze citoplasma procariotă, acesta parcurge acele snopi de afișe dorite. În cazul unei identificări pozitive, folosește o proteină asociată CRISPR (Cas, pe scurt) ca un bisturiu de precizie pentru a monta o apărare rapidă și robustă, tăind ADN-ul ofensator în bucăți și oprind invadatorul în urmele sale.

CRISPR a transformat complet modul în care biologii studiază biologia. A oferit oamenilor de știință de bază un mod nou și mai puternic de a pune întrebări precum „Ce gene sunt implicate în cancerul care devine metastatic?” Și a deschis noi căi pentru dezvoltarea medicamentelor.

Eucariotele - de la ciuperci la oameni - se mândresc cu un nucleu care să conțină și să protejeze ADN-ul, transformând modificările genetice vizate într-o întreprindere care necesită mult timp și este dificilă din punct de vedere tehnic.Folosind o combinație de substanțe chimice, curent electric, viruși și micropipete, tehnicienii pătrund prin membrana celulară și în nucleul celulei pentru a provoca rupturi în ADN - totul fără a ucide celula. Apoi, ei se bazează pe repararea omoloagă, un sistem înnăscut de control al calității pe care celulele îl folosesc pentru a repara fire rupte de ADN. (Este foarte asemănător cu aplicarea unei perechi de blugi: dacă plasturele și orificiul corespund în jurul marginilor, îmbinarea se va ține.)

Inovațiile tehnologice din ultimele decenii - secvențierea genelor, clonarea celulelor, interferența ARN, tehnologia nucleazei cu degetul de zinc și nucleazele efectoare de tip activator de transcripție, de exemplu - le-au oferit oamenilor de știință un control mai mare asupra modificărilor lor, permițându-le să activeze sau să dezactiveze genele țintă pentru creați animale „knock-in” sau „knockout”. Cu toate acestea, CRISPR a fost transformator, permițând oamenilor de știință să taie și să lipească fire de ADN în locații specifice, toate în nucleul celulelor vii. În primul rând, creează un ARN CRISPR însămânțat cu fragmente dintr-o secvență genetică țintă. Apoi o injectează, împreună cu o enzimă Cas, în nucleul unui eucariot. Casul face zero în locația specificată de ARN și induce pauze cu dublu fir.

„Sistemele imune CRISPR-Cas au transformat complet modul în care biologii studiază biologia”, spune Sternberg. „A oferit oamenilor de știință de bază un mod nou și mai puternic de a pune întrebări precum„ Ce gene sunt implicate în cancerul care devine metastatic? ”Și a deschis noi căi pentru dezvoltarea medicamentelor. De-a lungul campusului, oamenii folosesc CRISPR ca o modalitate mai bună de a-și proiecta experimentele. ”


Elementele de barieră protejează împotriva represiunii pe termen lung

Testul efectului poziției (descris mai sus) a fost utilizat pe scară largă pentru a identifica izolatorii vertebratelor cu activitate de barieră (de exemplu, a se vedea Pikaart și colab. 1998). Transgenele generate în sistemele de vertebrate sunt adesea afectate de ambele forme menționate mai sus de efecte de poziție cromozomială. Influența regulatorilor transcripționali poziționați la locul de inserție al transgenului duce la diferențe în modelul de expresie între liniile generate independent. Este important de reținut că inițial toate celulele unei linii individuale exprimă transgenul la același nivel. În testele pe termen lung, majoritatea transgenelor devin, de asemenea, supuse silențierii epigenetice prin cromatină condensată. Această formă de efect de poziție este neuniformă: la un moment dat, celulele identice genetic vor prezenta fenotipuri diferite, reflectând măsura variabilă în care cromatina condensată adiacentă a invadat transgenul. În acest sens, reducerea silențierii pe termen lung este foarte asemănătoare cu variația efectului de poziție observat înDrosophila și drojdie. Variegarea în celulele vertebrate este diferită într-un aspect important: nu există reactivare spontană a transgenelor deja reduse la tăcere. Cu toate acestea, această diferență nu poate proveni din procese divergente de reducere a silențierii, dar cel mai probabil poate fi explicată prin faptul că stările silențioase din sistemele vertebrate devin fixate prin metilarea CpG, un mecanism neutilizat de Drosophila sau drojdie.

S-a dovedit că un număr tot mai mare de elemente protejează împotriva efectelor de poziție în celulele de mamifere, dintre care multe sunt rezumate în Tabelul 1. Elementul izolator HS4 de la limita din amonte a puiului β-globină locusul este cel mai bine caracterizat dintre aceste elemente. Flancarea construcțiilor transgenice cu copii ale izolatorului HS4 s-a dovedit utilă în generarea multor șoareci transgenici (Wang și colab. 1997 Potts și colab. 2000 Boeda și colab. 2001 Ciana și colab. 2001), iepure (Taboit-Dameron și colab. 1999) și linii celulare (Pikaart și colab. 1998 Inoue și colab. 1999 Emery și colab. 2000 Rivella și colab. 2000 Steinwaerder și Lieber 2000) cu expresie uniformă a transgenului în toate tipurile de țesuturi. HS4 este situat la limita dintre cromatina deschisă a domeniului activ al genei globinei active și o regiune din amonte a cromatinei condensate în celulele eritroide (Prioleau și colab. 1999). S-a propus că capacitatea HS4 de a se proteja împotriva tăcerii cromozomiale în testele transgenice reflectă un rol în locația sa endogenă în prevenirea incursiunii activităților de cromatină represivă din amonte în globină locus (Prioleau și colab. 1999).

Este demn de remarcat faptul că poziționarea elementelor HS4 este critică pentru proiectarea cu succes a vectorilor transgenici. La fel ca activitatea de blocare a amplificatorului, activitatea de barieră a HS4 este dependentă de poziție: trebuie plasată între sursa anticipată de tăcere și elementele transgenice care trebuie protejate. De exemplu, studii recente în care HS4 a fost folosit pentru a proteja transgenele în vectori retrovirali subliniază necesitatea plasării izolatorilor flancând elementele transgenice inserate astfel încât să poată proteja atât de amortizoarele de zgomot retrovirale, cât și de efectul poziției cromozomiale (Pannell și Ellis 2001). LCR-urile sunt combinații naturale dominante de mai mulți potențatori puternici specifici țesuturilor, care sunt, de asemenea, capabili să depășească majoritatea efectelor de poziție. Observăm că, deși LCR-urile pot fi utile pentru depășirea suprimării expresiei transgenice, specificitatea lor strictă a țesuturilor și susceptibilitatea la amortizoarele retrovirale le face mai puțin utile pentru protejarea transgenelor (Q. Li și colab. 1999 Ellis și Pannell 2001 Pannell și Ellis 2001 ). În plus, lipsa îmbunătățirii transcripționale de către elementele izolatoare în sine poate facilita caracterizarea altor elemente transcripționale într-un context de cromatină (de exemplu, Boeda și colab. 2001 Ciana și colab. 2001).

Elemente de barieră în drojdie

Cele mai bine caracterizate elemente de barieră se găsesc la locurile de tip imperechere silențioasă și la regiunile subtelomerice din drojdia în devenireSaccharomyces cerevisiae (pentru recenzie, a se vedea Bi și Broach 2001). Drojdia înmugurită Haploidă poartă copii transcripționale silențioase ale specificului tipului de împerechere MAT A și MATgenele α la RMN și HML loci, respectiv (Fig. 4A pentru revizuire, vezi Haber 1998). La ambele tăcute HM loci, genele de tip împerechere sunt flancate de elemente amortizoare denumite E și Eu care recrutează complexul proteic Sir 2/3/4 care este responsabil pentru represiune. Activitatea de tăcere care rezultă este limitată la HM loci prin elemente de barieră care flancează E și Eu amortizoare de zgomot. Mișcarea sau ștergerea barierelor care flancează RMN duce la extinderea domeniului silențios (Donze și colab. 1999). Bariera telomer-proximală a RMN a fost mapat la un ARNt Thr gena (Donze și Kamakaka 2001). S-a constatat că activitatea acestei bariere necesită potențialul transcripțional al acestei gene, așa cum a fost dezvăluit de mutageneză care perturbă formarea unui complex de preinițiere.

(A) Lociurile de tip imperechere pe cromozomul III al Saccharomyces cerevisiae. Silențiosul α- șiA-genele de împerechere de tip sunt localizate la HML (verde) șiRMN (roșu) loci, respectiv. Copiile active ale oricărui tip sunt situate la MAT locus (roșu sau verde). Tăcere laHML și RMN este stabilit de E șiEu amortizoare de zgomot care flancează fiecare locus (triunghiuri albastre). Limitele din aval ale silențierii la HML și RMNau fost mapate la elemente de barieră la CHA1 șiARNt Thr genele, respectiv (portocaliu, vezi text). (B) Loci de tip imperechere pe cromozomul II alSchizosaccharomyces pombe. Tăcutul P- șiM-genele de împerechere de tip sunt localizate la mat2 (verde) șimat3 (roșu) loci, respectiv. Copia activă a oricărui tip se află la mat1 locus (verde sau roșu). The mat2și mat3 loci sunt reduse la tăcere prin stabilirea heterocromatinei la cenH (albastru) și amortizoare de zgomot suplimentare (triunghiuri albastre). Extinderea heterocromatinei a fost mapată la secvențe repetate inversate care flancează mat2 / 3 loci (săgeți negre, vezi text). (C) Un model pentru activitatea de barieră a izolatorilor (a se vedea textul). O diagramă schematică bazată pe exemplul graniței din amonte a puiului β-globină locus. Proteinele izolatoare recrutează în mod constitutiv histona acetiltransferazele care acetilează nucleozomii flancători (sfere roșii). Acetilarea servește la inhibarea modificărilor histonice necesare propagării cromatinei condensate silențioase transcripțional (sfere albastre împachetate). HP1 / SUV39H1 este prezentat ca parte a complexelor de proteine ​​represive răspânditoare asociate cu histona H3 Lys 9-metilată. Complexele de proteine ​​Sir asociate cu cromatina deacetilată pot fi analogi funcțional în drojdia în devenire. Barierele acționează pentru a termina lanțul cromatinei represive concurând în procesul de modificare a histonelor.

Observații la HML-I amortizoare au condus la sugestia că limitele tăcutului HM domeniul locus poate fi determinat de polaritatea amortizoarelor de zgomot în sine (Bi et al. 1999). Cu toate acestea, s-a arătat recent că proteinele asociate cu domeniul silențios se răspândesc dincolo de amortizoarele de zgomot la ambeleHML și RMN (Fig. 4A Lieb și colab. 2001). Proteinele amortizorului nu se răspândesc dincolo de RMN elemente de barieră descrise mai sus. Aceste studii indică în mod colectiv o tranziție în trepte în structurile cromatinei la granițele S. cerevisiae HM locus. Elementele amortizoarelor, care sunt în esență, de natură polară, recrutează complexe proteice de amortizor care se răspândesc spre interior pentru a stabili un domeniu silențios rigid. Elementele de barieră heterocromatină situate de ambele părți ale locurilor de tip împerechere sunt necesare pentru a bloca răspândirea suplimentară a proteinelor amortizoare care se scurg din locusul silențios. Este demn de remarcat faptul că, în ciuda prezenței proteinelor de tăcere pe cromatină între HMR-E amortizor de zgomot și barieră, activitate a URA3 gena reporter nu este la fel de afectată de tăcere ca și dacă este plasată între HMR-E șiHMR-I amortizoare de zgomot (Donze et al. 1999). Acest lucru sugerează că proteinele amortizoare scurse sunt insuficiente pentru activitatea de amortizare completă.

Observațiile la S. cerevisiae HM locus sunt oarecum comparabile cu cele de la loci de tip imperechere tăcută dinSchizosaccharomyces pombe. Drojdia de fisiune haploidă poartă copii transcripționale silențioase ale tipului de împerechere specific M(minus) și P (plus) gene la mat2 șimat3 loci, respectiv (Fig. 4B pentru revizuire, vezi Grewal 2000). Mai multe cis elemente la mat2 / 3 loci servesc la recrutare trans-acționarea complexelor proteice heterocromatice care sunt responsabile de represiune. S-a propus ca granița din amonte a tăcutului mat2 / 3 locusul este stabilit de polaritatea aparentă a REII amortizor de zgomot. ȘtergereaREII duce la reducerea la reducerea nivelului de tăcere a mat2 / 3locus, în timp ce inversarea lui REII duce la răspândirea domeniului silențios (Ayoub et al. 2000). Cu toate acestea, de atunci s-a constatat că proteinele și modificările histonelor asociate cu tăcerea se răspândesc dincolo de REII amortizor de zgomot (Noma și colab. 2001). Domeniul silențios de 20 kb este caracterizat în special de prezențaDrosophila Omologul HP1 Swi6 și histona H3 metilate la Lys 9 (Noma și colab. 2001 și referințe în acesta). Extinderea heterocromatinei a fost mapată la secvențe repetate inversate care flancează mat2 / 3 loci. Ștergerea oricărei secvențe repetate duce la răspândirea metilării H3 Lys 9 și Swi6 în secvențe vecine, sugerând că repetările inversate acționează ca bariere care definesc întinderea domeniului heterocromatic (Noma și colab. 2001).

Bariere la răspândirea cromatinei represive au fost, de asemenea, identificate în cadrul mozaicului de elemente repetate asociate cu telomerii drojdiei în devenire. Studii recente au descoperit că silențiul care se răspândește de la capetele cromozomiale este discontinuu (Pryde și Louis 1999). Inserarea unei gene raportoare în diferite locații de-a lungul capetelor cromozomului nativ arată că tacerea este maximă la elementul central al repetării X. Telomere-proximale acestei repetări există adesea mai multe gene transcrise activ ale RTM șiSUC familiile, pe lângă copiile lui Y ‘repetă că adăpostesc puțină activitate represivă (pentru recenzie, vezi Pryde și colab. 1997). O investigație ulterioară a relevat elemente de barieră denumite STEA, situate între X și Y ‘repetă, care constrâng tăcerea telomerică la zone limitate (Fourel și colab. 1999). Aceste STEAelementele constau din mai multe situri de legare pentru proteinele Tbf1 și Reb1. Domeniile de activare ale Tbf1 și Reb1 s-au dovedit a fi suficiente pentru a oferi activitate de barieră atunci când sunt legate printr-un domeniu de legare a ADN-ului GAL4 (Fourel și colab. 2001). Într-adevăr, legarea domeniilor de activare acidă sau bogată în prolină (dar nu bogată în glutamină) de la mai mulți factori de transcripție la mamifere s-a dovedit a fi suficientă pentru recapitularea activității barierei în timp ce nu activează direct transcrierea genelor reporter.

Este clar din aceste studii că barierele acționează ca terminatori de lanț care întrerup polimerizarea complexelor de tăcere, cum ar fi complexul Sir2 / 3/4 în drojdie în devenire și Swi6 în drojdie de fisiune. S-a postulat că acest lucru poate fi realizat pur și simplu prin întreruperea matricei de nucleozomi necesari ca șablon pentru propagarea complexelor de tăcere (Bi și Broach 1999). Acest lucru poate apărea pasiv prin formarea de complexe proteice stabile, nonhistonice, care ar acționa ca bariere fizice. Cu toate acestea, întreruperea unei matrice nucleozomale după legarea domeniului de legare a ADN-ului GAL4 la a GAL4 UAS sau Cha4p neindus la a CHA1 UAS nu este suficient pentru activitatea de barieră (Donze și Kamakaka 2001 Fourel și colab. 2001). Acest lucru sugerează că barierele modifică activ structura vecină a cromatinei într-un mod refractar la propagarea silențierii. Conform acestui punct de vedere, activitatea de RMN ARNt Thr s-a dovedit a fi sensibil la întreruperea genelor care codifică histona acetiltransferazele Sas2 și Gcn5 (HAT). Mai mult, legarea acestor enzime modificatoare a fost suficientă pentru recapitularea activității de barieră (Donze și Kamakaka 2001).

Deși această discuție se limitează în întregime la drojdie, un model izbitor de regiuni de cromatină active și inactive intercalate a fost găsit în cadrul celui de-al patrulea Drosophila cromozom (Sun și colab. 2000). Probabil și aici, elementele de barieră trebuie să joace un rol important.

Modificări histonice și activitate de barieră heterocromatină

Observațiile că barierele în calea răspândirii silențierii în drojdie în devenire pot acționa pentru a lega HAT-urile sunt reflectate de observațiile la pui β-globină locus. Nucleozomii care flanchează elementul izolator HS4 sunt acetilați pe histonele H3 și H4 în toate țesuturile studiate și s-a postulat că aceste modificări sunt responsabile pentru capacitatea sa de a proteja împotriva CPE (Litt și colab. 2001a). Pentru a explica fenomenul variației efectului poziției înDrosophila, s-a propus că complexele de proteine ​​heterocromatice se răspândesc pe cromatină într-un mod liniar (Tartof și colab. 1984). Descoperiri recente susțin un model etapizat în care proteina HP1 asociată heterocromatinei interacționează în mod specific cu histona H3 numai atunci când Lys 9 a devenit metilat (Bannister și colab. 2001 Lachner și colab. 2001 Nakayama și colab. 2001). HP1 interacționează cu histona metiltransferază (HMT) SUV39H1, care, la rândul său, poate metila H3 la Lys 9, oferind astfel un nou situs de legare pentru HP1 pentru a propaga structura represivă (Rea și colab. 2000). Regiunea cromatinei condensate și, probabil, represive, în amonte de puiβ-globină s-a descoperit recent că locusul este foarte bogat în L3 9-metilat H3 (Litt și colab. 2001b). S-a propus că un rol al elementului HS4 este de a proteja β-globină locus din această cromatină represivă prin furnizarea unui centru de acetilare a histonei pentru a acționa ca un terminator al lanțului de tăcere heterocromatică (Fig. 2 Litt și colab. 2001a, b).

Recent s-a demonstrat că componenta Sir2 a complexului de tăcere a drojdiei în devenire posedă o activitate de histon deacetilază dependentă de NAD (N-HDAC pentru revizuire, vezi Moazed 2001). Complexele de proteine ​​sir s-au răspândit de la siturile nucleate pentru a reduce la tăcere o regiune mare de cromatină hipoacetilată caracteristic (Grunstein 1998 Suka și colab. 2001). Mutații Sir2 care sunt lipsiți de activitatea N-HDAC abrogă atât ADNc, cât și silențierea telomerică (Perrod și colab. 2001). Aceste descoperiri susțin un model de lucru în care este necesară dezacetilarea histonelor de către Sir2 pentru a propaga răspândirea complexelor de tăcere Sir. Bariere heterocromatine precum RMN ARNr Thr ar putea bloca tăcerea mediată de Sir prin furnizarea unui centru de acetilare a histonei care ar acționa ca un terminator de lanț într-un mod similar cu izolatorul HS4 (Donze și Kamakaka 2001). Astfel, deși complexele de tăcere și modificările histonice pe care le folosesc pentru propagarea lor diferă, elementele de barieră pot avea un mecanism comun de terminare a lanțului prin competiție pentru modificările histonice.


Modificări ale histonei

Arhitectura cromatinei, poziționarea nucleozomală și, în cele din urmă, accesul la ADN pentru transcrierea genei, sunt în mare măsură controlate de proteinele histonice. Fiecare nucleozom este format din două subunități identice, fiecare dintre ele conținând patru histone: H2A, H2B, H3 și H4. Între timp, proteina H1 acționează ca histonă linker pentru a stabiliza ADN-ul internucleozomal și nu face parte din nucleozom în sine.

Proteinele histonice suferă modificări post-translaționale (PTM) în moduri diferite, ceea ce afectează interacțiunile lor cu ADN-ul. Unele modificări perturbă interacțiunile histonă-ADN, provocând destinderea nucleozomilor. În această conformație deschisă a cromatinei, numită euchromatină, ADN-ul este accesibil pentru legarea mașinilor transcripționale și activarea ulterioară a genei. În schimb, modificările care întăresc interacțiunile histonă-ADN creează o structură de cromatină strâns, numită heterocromatină. În această formă compactă, mașinile transcripționale nu pot accesa ADN-ul, ducând la mutarea genelor. În acest fel, modificarea histonelor prin complexe de remodelare a cromatinei modifică arhitectura cromatinei și activarea genelor.

Figura 1: Cele mai frecvente modificări ale histonei. Pentru a afla mai multe, consultați integral poster modificări histone

Împreună, aceste modificări ale histonei alcătuiesc ceea ce este cunoscut sub numele de codul histonei, care dictează starea transcripțională a regiunii genomice locale. Examinarea modificărilor histonice într-o anumită regiune, sau de-a lungul genomului, poate dezvălui stări de activare a genei, locații ale promotorilor, potențatori și alte elemente de reglare a genei.

Modificări ale histonei în detaliu

Acetilare

Acetilarea este una dintre cele mai studiate modificări ale histonelor, deoarece a fost una dintre primele descoperite care influențează reglarea transcripțională. Acetilarea adaugă o sarcină negativă reziduurilor de lizină de pe cozile de histone N-terminale care se extind din nucleozom. Aceste sarcini negative resping ADN-ul încărcat negativ, ceea ce duce la o structură relaxată a cromatinei.Conformația deschisă a cromatinei permite legarea factorului de transcripție și crește semnificativ expresia genelor (Roth și colab., 2001)

Acetilarea histonei este implicată în reglarea ciclului celular, proliferarea celulară și apoptoză și poate juca un rol vital în reglarea multor alte procese celulare, inclusiv diferențierea celulară, replicarea și repararea ADN-ului, importul nuclear și reprimarea neuronală. Un dezechilibru în echilibrul acetilării histonei este asociat cu tumorigeneză și progresia cancerului.

Grupările acetil sunt adăugate la reziduurile de lizină ale histonelor H3 și H4 de către histonacetiltransferaze (HAT) și îndepărtate de deacetilaze (HDAC). Acetilarea histonei se adresează în mare măsură regiunilor promotor, cunoscute sub numele de acetilare localizată prin promotor. De exemplu, acetilarea K9 și K27 pe histona H3 (H3K9ac și H3K27ac) este de obicei asociată cu potențatori și promotori ai genelor active. Niveluri scăzute de acetilare globală se găsesc, de asemenea, în gene transcrise, a căror funcție rămâne neclară.

Metilare

Metilarea este adăugată la reziduurile de lizină sau arginină ale histonelor H3 și H4, cu efecte diferite asupra transcripției. Metilarea argininei promovează activarea transcripțională (Greer și colab., 2012) în timp ce metilarea lizinei este implicată atât în ​​activarea transcripțională, cât și în reprimare, în funcție de locul de metilare. Această flexibilitate poate fi explicată prin faptul că metilarea nu modifică încărcarea histonelor sau nu are impact direct asupra interacțiunilor histonă-ADN, spre deosebire de acetilare.

Lizinele pot fi mono-, di- sau tri-metilate, oferind diversitate funcțională suplimentară fiecărui loc de metilare. De exemplu, atât mono-, cât și tri-metilarea pe K4 a histonei H3 (H3K4me1 și H3K4me3) sunt markeri de activare, dar cu nuanțe unice: H3K4me1 marchează de obicei potențatorii transcripționali, în timp ce H3K4me3 marchează promotorii genelor. Între timp, tri-metilarea K36 (H3K36me3) este un marker de activare asociat cu regiunile transcrise în corpurile genetice.

În schimb, tri-metilarea pe K9 și K27 a histonei H3 (H3K9me3 și H3K27me3) sunt semnale represive cu funcții unice: H3K27me3 este un semnal temporar în regiunile promotor care controlează regulatorii de dezvoltare în celulele stem embrionare, inclusiv genele Hox și Sox. Între timp, H3K9me3 este un semnal permanent pentru formarea heterocromatinei în regiunile cromozomiale sărace în gene cu structuri repetate în tandem, cum ar fi repetările prin satelit, telomerii și pericentromerii. De asemenea, marchează retrotranspoziții și familii specifice de gene ale degetelor de zinc (KRAB-ZFP). Ambele semne se găsesc pe cromozomul X inactiv, cu H3K27me3 la regiunile de codare intergenice și silențioase și H3K9me3 predominant în regiunile de codificare ale genelor active.

Metilarea histonelor este o marcă stabilă propagată prin mai multe diviziuni celulare și s-a considerat, timp de mulți ani, ireversibilă. Cu toate acestea, sa descoperit recent că este un proces reglementat activ și reversibil.

Metilare: histon metiltransferaze (HMT)

  • Lizină
    • SET care conține domeniu (cozi de histone)
    • Conținut de domeniu non-SET (nuclee de histone)
    • Familia PRMT (proteină arginină metiltransferaze)

    Demetilare: histone demetilaze

    • Lizină
      • KDM1 / LSD1 (demetilaza 1 lizină-specifică)
      • JmjC (care conține domeniu Jumonji)
      • PAD4 / PADI4

      Fosforilarea

      Fosforilarea histonei este o etapă intermediară critică în condensarea cromozomilor în timpul diviziunii celulare, reglării transcripționale și reparării daunelor ADN (Rossetto și colab., 2012; Kschonsak și colab., 2015). Spre deosebire de acetilare și metilare, fosforilarea histonică stabilește interacțiuni între alte modificări ale histonelor și servește drept platformă pentru proteinele efectoare, ceea ce duce la o cascadă de evenimente în aval.

      Fosforilarea are loc pe toate histonele de bază, cu efecte diferențiale asupra fiecăruia. Fosforilarea histonei H3 la serina 10 și 28 și a histonei H2A pe T120 sunt implicate în compactarea cromatinei și reglarea structurii și funcției cromatinei în timpul mitozei. Aceștia sunt markeri importanți ai ciclului celular și ai creșterii celulare care sunt conservați în eucariote. Fosforilarea H2AX la S139 (rezultând γH2AX) servește ca punct de recrutare pentru proteine ​​de reparare a deteriorării ADN-ului (Lowndes și colab., 2005; Pinto și colab., 2010) și este unul dintre primele evenimente care au avut loc după pauzele ADN-ului cu două fire. . Fosforilarea H2B nu este la fel de bună studii, dar se constată că facilitează condensarea cromatinei legate de apoptoză, fragmentarea ADN și moartea celulară (Füllgrabe și colab., 2010).

      Ubiquitylation

      Toate proteinele din nucleul histonelor pot fi omniprezente, dar H2A și H2B sunt cel mai frecvent și sunt două dintre cele mai puternice proteine ​​omniprezente din nucleu (Cao și colab., 2012). Omniprezenta histonelor joacă un rol central în răspunsul la deteriorarea ADN-ului.

      Monoubiquitilarea histonelor H2A, H2B și H2AX se găsește la locurile de rupere a ADN-ului cu două fire. Cele mai frecvente forme sunt H2A monoubiquitylated H2A pe K119 și H2B pe K123 (drojdie) / K120 (vertebrate). H2A monoubiquitylated este, de asemenea, asociat cu mutarea genelor, în timp ce H2B este, de asemenea, asociat cu activarea transcripției.

      Poli-ubicuitatea este mai puțin frecventă, dar este importantă și în repararea ADN-ului - poliubiquitația H2A și H2AX pe K63 oferă un loc de recunoaștere a proteinelor de reparare a ADN-ului, precum RAP80.

      Reglarea enzimatică

      La fel ca alte modificări ale histonelor, monoubiquitilarea H2A și H2B este reversibilă și este strâns reglementată de histone ubiquitin ligases și enzime deubiquitylating.

      Monoubiquitylation

      Polyubiquitylation

      Ghid de referință rapidă la modificările histonei

      Cele mai frecvente modificări ale histonei și unde să le găsiți:

      Locația funcției de modificare a histonei

      Îmbunătățitori de activare H3K4me1

      Promotori de activare H3K4me3

      H3K36me3 Activare Corpuri genetice

      H3K79me2 Activare Corpuri genetice

      H3K9Ac Activation Enhancers, promotori

      H3K27Ac Activation Enhancers, promotori

      H4K16Ac Activare Secvențe repetitive

      Promotori ai represiunii H3K27me3, regiuni bogate în gene

      H3K9me3 Repression Satellite repetă, telomeri, pericentromeri

      Gamma H2A.X ADN-ul deteriorează ADN-ul cu două fire

      H3S10P Replicarea ADN Cromozomilor mitotici

      Studierea modificărilor histonei prin ChIP

      ChIP folosește anticorpi pentru a izola o proteină sau o modificare de interes, împreună cu ADN-ul la care este legat (figura 5). ADN-ul este apoi secvențiat și mapat la genom pentru a identifica locația și abundența proteinei sau a modificării.

      Figura 2: ChIP de modificare a histonei. Anticorpii se leagă direct de cozile de histone modificate. Imunoprecipitarea și purificarea ADN permit izolarea și identificarea regiunilor genomice pe care modificările le ocupă.

      Utilizarea anticorpilor împotriva histonelor specifice și a modificărilor histonice în experimentele ChIP poate dezvălui locațiile specifice ale

      • Structuri de cromatină de ordin superior, de exemplu H3K9me3 marchează heterocromatina și repetările satelitului
      • Genele și programele genetice active sau reduse la tăcere, de exemplu AH3K9ac marchează activarea genelor
      • Elemente genetice precum promotori și potențatori, de exemplu H3K27me3 marchează promotori în regiuni bogate în gene, H3K4me1 marchează potențatori activi

      Dacă funcția unei modificări a histonei este cunoscută, ChIP poate identifica gene și regiuni specifice cu această semnătură de modificare a histonei și funcția corespunzătoare de-a lungul genomului. Aceste gene și regiuni pot fi apoi examinate în continuare pentru rolul lor în procesul biologic de interes. Utilizarea ChIP împotriva H3K4me1, de exemplu, va dezvălui locațiile și secvențele potențiatorilor activi de-a lungul genomului, indicând gene și programe genetice de interes.

      Alternativ, dacă funcția modificării histonei nu este cunoscută, ChIP poate identifica secvențe, gene și locații cu această semnătură, care pot fi apoi utilizate pentru a deduce funcția modificării. Această tehnică a fost esențială în decodificarea unei mari părți din codul histonei și este încă valoroasă pentru a stabili funcția modificărilor nou descoperite, cum ar fi omniprezentarea și alte marcaje noi.

      Enzime modificatoare de histone: scriitori și radiere​

      Modificările histonice sunt adăugate dinamic și eliminate din proteinele histonice de către enzime specifice (tabelul 1). Echilibrul dintre acești scriitori și radiere dictează ce semne sunt prezente pe histone și la ce niveluri, pentru a controla în cele din urmă dacă programele genetice specifice și procesele celulare pe care le orchestrează sunt activate sau dezactivate.

      Tabelul 1. Principalele categorii de scriitori de histone și radiere.

      Modificare

      Histon acetiltransferaze (HAT)

      Histone deacetilaze (HDAC)

      Histone metiltransferaze (HMT / KMT) și proteine ​​arginină metiltransferaze (PRMT)

      Pentru mai multe detalii despre cititorii, scriitorii și radierele modificărilor histonei, aruncați o privire asupra noastră posterul modificării epigenetice.

      Identificarea căilor de modificare și a scriitorilor și șterselor specifice în joc poate dezvălui:

      • Căi celulare relevante, programe genetice și efecte fiziologice pentru investigații ulterioare. De exemplu, histone deacetilazele (HDAC) activează căile de dezvoltare imunitară, în timp ce histon acetiltransferazele (HAT) joacă un rol crucial în diferențierea și proliferarea.
      • Dezechilibre între scriitori și radiere care modifică programarea genetică și stau la baza proceselor bolii. Caracterizarea unor astfel de dezechilibre și a enzimelor specifice implicate poate oferi informații despre patologia bolii, de la cancere la tulburări autoimune.
      • Noi ținte de droguri și strategii terapeutice. Odată identificat un dezechilibru, medicamentele pot fi dezvoltate pentru a afecta activitatea acestor enzime și pentru a corecta dezechilibrul, oferind noi strategii terapeutice împotriva bolilor care au evitat până acum eforturile medicale. De exemplu, mulți inhibitori HDAC sunt în curs de dezvoltare ca medicamente noi împotriva cancerului și a bolilor inflamatorii, cum ar fi artrita și diabetul de tip I.

      Pentru eforturile de dezvoltare a medicamentelor, compușii pot fi ușor depistați pentru impactul lor asupra activității de scriere și radiere.

      Caracterizarea căilor de metilare a histonelor

      În general, testele de histonă metiltransferază (HMT) sunt dificil de dezvoltat și majoritatea prezintă mai multe dezavantaje datorită proiectării testului. Testele HMT tipice utilizează 3 H-SAM ca donator de metil și măsoară S-adenosilhomocisteina (SAH) ca produs secundar general al reacției de metilare. Cu toate acestea, acest lucru necesită

      • Manipularea materialului radioactiv
      • Sensibilitate ridicată pentru a depăși k scăzutpisică (cifra de afaceri de obicei & lt 1 min-1) și KM valorile pentru donatorul de metil, SAM
      • Purificarea prealabilă a complexelor enzime / proteine ​​pentru a evalua activitatea HMT-urilor specifice

      Testele activității Abcam HMT depășesc aceste dificultăți, evaluând activitatea HMT specifice cu anticorpi care detectează produsul metilat specific, oferind:

      • Detectare colorimetrică sau fluorometrică ușoară, fără radioactivitate
      • Compatibilitate cu extracte nucleare sau proteine ​​purificate (testul este specific pentru modificarea interesului)
      • Date în 3 ore

      Pentru mai multe informații despre testele noastre de metilare a histonelor Click aici.

      Caracterizarea activității demetilazei

      Testele de activitate a histonei demetilazei măsoară de obicei formarea formaldehidei, un produs secundar al demetilării. Prin urmare, acestea sunt susceptibile la interferențe de la detergenți, grupări tiol și o serie de ioni. Similar cu testele de metilare, aceste teste nu sunt specifice pentru nicio demetilază și pot fi efectuate numai cu proteine ​​purificate.

      Testele histon demetilazei Abcam evită aceste probleme prin măsurarea directă a formării produsului demetilat, oferind:

      • Sensibilitate crescută (20-1.000 ori) la testele pe bază de formaldehidă
      • Date mai exacte fără interferențe din tioli, detergenți sau ioni
      • Compatibilitate cu extracte nucleare sau proteine ​​purificate (datorită specificității analizei pentru modificarea interesului)
      • Măsurează activitatea demetilazei dintr-o gamă largă de specii, inclusiv celule / țesuturi de mamifere, plante și bacterii
      • Format rapid de microplacă cu citiri colorimetrice sau fluorometrice simple
      • Date în 3 ore

      Pentru mai multe informații despre testele noastre de histon demetilază Click aici.

      Caracterizarea căilor de acetilare a histonelor

      Abcam oferă kituri pentru analiza generală, precum și activitatea HAT specifică H4. Aceste teste măsoară transferul catalizat de HAT al grupărilor acetil de la donatorul de acetil-CoA la peptidele histonice, care generează peptida acetilată și CoA-SH. Produsul secundar CoA-SH este apoi măsurat prin metode colorimetrice sau fluorometrice:

      • Testele colorimetrice - CoA-SH servește ca o coenzimă esențială pentru producerea NADH, care reacționează cu colorantul tetrazoliu solubil pentru a genera un produs care poate fi detectat spectrofotometric. Această analiză este ideală pentru studii cinetice, cu detectare continuă.
      • Analize fluorometrice - CoA-SH reacționează cu un dezvoltator și o sondă pentru a genera un produs care este detectat fluorometric.

      Caracterizarea activității histone deacetilazei

      Proteinele HDAC se încadrează în patru grupe majore (clasa I, clasa IIA, clasa IIB, clasa III, clasa IV) pe baza funcției și a similarității secvenței ADN. Clasele I, IIA și IIB sunt considerate HDAC „clasice” ale căror activități sunt inhibate de trichostatina A (TSA), în timp ce clasa III este o familie de proteine ​​dependente de NAD + (sirtuine (SIRT)) care nu sunt afectate de TSA. Clasa IV este considerată o clasă atipică pe cont propriu, bazată exclusiv pe similaritatea secvenței ADN cu celelalte.

      Fiecare dintre aceste clase este asociată cu diferite programe celulare și poate fi testată individual cu diferite teste fluorometrice. De exemplu, SIRT-urile sunt de obicei asociate cu cancerele și bolile neurologice. Detectarea activității SIRT sau identificarea medicamentelor care au impact asupra activității SIRT poate indica noi diagnostice sau strategii terapeutice pentru aceste boli.

      Testele fluorometrice utilizează un substrat peptidic acetilat cu fluorofor și stingător la terminalele sale amino și carboxil. Odată ce substratul este deacetilat, acesta poate fi scindat de o peptidază, eliberând fluoroforul din stingător. Creșterea ulterioară a intensității fluorescenței fluoroforului este direct proporțională cu activitatea deacetilazei.

      Scriitori inhibitori și radiere

      Pot fi util pentru a inhiba aceste enzime modificatoare folosind molecule mici și apoi pentru a evalua consecințele din aval pentru a testa implicarea și funcțiile biologice ale modificărilor histonice. Astfel, inhibitorii scriitorilor și radierelor sunt instrumente vitale pentru înțelegerea rolurilor căilor de modificare epigenetică. Ele sunt, de asemenea, esențiale pentru validarea țintelor „drogabile” în contextul studiilor preclinice atât în ​​contextele academice, cât și în cele industriale.

      Cititori / traducători de modificare a histonei

      Modificările histonice reglează proprietățile fizice ale cromatinei și starea transcripțională corespunzătoare a acesteia, fie direct (de exemplu, grupări acetil care resping ADN-ul încărcat negativ pentru a crea conformație deschisă a cromatinei), fie prin intermediul adaptorilor de proteine ​​numiți efectori. Proteinele efectoare recunosc și se leagă de semne epigenetice specifice și, ulterior, recrutează utilaje moleculare pentru a modifica structura cromatinei. Acești cititori epigenetici determină rezultatul funcțional al modificărilor histonei prin traducerea codului histonei în acțiune.

      Domeniile efector recunosc modificări specifice ale histonelor

      Proteinele efectoare recunosc și se leagă de semnele de modificare a histonelor prin domenii efectoare, cunoscute sub numele de module (Tabelul 2).

      Tabelul 2. Recunoașterea marcajelor histonice de către module sau proteine ​​care leagă histonele.


      Priveste filmarea: Rimelarea genelor (Ianuarie 2022).