Inligting

Proteïen bind aan DNA en bly net daar, wat sal volgende gebeur?

Proteïen bind aan DNA en bly net daar, wat sal volgende gebeur?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

As ek hipoteties 'n onaktiewe weergawe van Cas9 of ZFN maak (dit sal aan die DNA bind, maar nie die splitsingsreaksie toepas nie). Wat sal gebeur nadat die proteïen aan DNA gebind is? Sal dit vir ewig daarin vassit en die transkripsie-/vertaalproses ontwrig? Of sal dit na 'n rukkie self-ongebonde wees?


Alle bindingsreaksies is omkeerbaar. Die binding en ontbinding (assosiasie en dissosiasie) is gewoonlik in ewewig. Hoeveel van die proteïen aan die DNA gebind is en hoeveel tyd 'n enkele molekule in die gebonde toestand deurbring, hang af van die kinetiese parameters. In die geval van die nie-katalitiese Cas, kan die proteïen transkripsie inhibeer as dit by die promotor gebind word. Trouens, sulke onaktiewe variante is ontwikkel en gebruik vir geteikende inhibisie van transkripsie (Himeda et al., 2015).

As die CRISPR-Cas 'n bindingsplek vir 'n transkripsionele aktiveerder blokkeer, sal die mate van inhibisie afhang van die mededinging tussen die aktiveerder en die CRISPR-Cas-inhibeerder vir die bindingsplekke. Hierdie kompetisie sal afhanklik wees van die kinetiese parameters sowel as die konsentrasie van die mededingende spesies.

Net so kan jy proteïene/RNA's ontwerp wat aan mRNA's kan bind (by RBS in prokariote of Kozak-volgordes in eukariote) en translasie inhibeer.

Nog 'n interessante feit: CRISPR-Cas stelsel is ontwerp om ook soos transkripsie-aktiveerder te werk (Didovyk et al., 2016).


Haarskoonheidsmiddels: 'n Oorsig

Haarskoonheidsmiddels is 'n belangrike hulpmiddel wat help om pasiënt se adhesie aan alopecia en kopvelbehandelings te verhoog. Hierdie artikel bespreek die formulerings en die werking van haarskoonheidsmiddels: sjampoe, opknappers, produkte vir haarreguitmaak, haarkleurstowwe en henna met betrekking tot hul voorskrif en veiligheid. Die dermatoloog se kennis van haarsorgprodukte, die gebruik daarvan en hul moontlike newe-effekte kan uitbrei tot 'n begrip van kosmetiese hulpbronne en dermatoloë help om haar- en kopveltoestande beter te behandel volgens die diversiteit van haartipes en etnisiteit.


Nuwe ultrasensitiewe toets vir grondboontjie-allergieë

Huidige grondboontjie-allergietoetse is nie baie betroubaar wanneer dit kom by die diagnose van die erns van 'n individu se allergiese reaksie nie, wat kan wissel van korwe tot lewensgevaarlike anafilaktiese skok.

Met 'n geskatte drie miljoen mense in die Verenigde State wat allergies is vir grondboontjies en boomneute, kan 'n meer akkurate en betroubare allergietoets hospitalisasies voorkom en dit moontlik maak vir beter monitering van individue wat aan grondboonallergieë ly.

Drie chemici aan die Universiteit van Connecticut (UConn) ontwikkel 'n meer gevorderde grondboontjie-allergietoets wat, gebaseer op aanvanklike resultate, baie keer meer sensitief is as huidige prosedures. Die nuwe toets is in staat om die potensiële intensiteit van 'n pasiënt se allergiese reaksie deur slegs 'n paar druppels bloed te bepaal.

Om te verstaan ​​hoe die nuwe toets werk, vereis 'n basiese begrip van hoe allergiese reaksies plaasvind. Wanneer 'n allergiese persoon grondboontjies eet, stel hul immuunstelsel 'n teenliggaamproteïen bekend as immunoglobulien E of IgE vry. Hierdie teenliggaampies beveg grondboonallergeenmolekules deur daaraan te bind en uit die liggaam te spoel. Maar die vrystelling van die teenliggaampies veroorsaak dat weefselselle in die liggaam histamien produseer, wat op sy beurt 'n verskeidenheid allergie-simptome veroorsaak, soos jeukerige vel, loopneus, hoes of hyg. Hoe meer teenliggaampies vrygestel word, hoe meer histamien word gegenereer, hoe sterker word die persoon se allergiese reaksie.

"'n Pasiënt wat 'n ernstige allergie het en aan 'n allergeenproteïen blootgestel word, sal teenliggaampies in hul liggaam vorm wat vir 'n rukkie daar behoort te bly," sê professor James Rusling in UConn, wat spesialiseer in die opsporing van proteïenbiomerkers en 'n soortgelyke proses gebruik het om proteïene wat gekoppel is, op te spoor. aan kanker. "Ons teorie is dat die vlak van daardie teenliggaampies gebruik kan word om te voorspel hoe ernstig 'n pasiënt se allergie op enige tydstip is."

Terwyl bestaande grondboontjie-allergietoetse oor die algemeen IgE-teenliggaampies kan meet wat in 'n bloedmonster gevind word, kan die teenwoordigheid van ander biomolekules die resultate verdraai en dit is nie altyd akkuraat nie.

Die allergietoets wat deur Rusling, Mark Peczuh en Challa Vijaya Kumar ontwerp is, sif ander biomolekules uit en meet die teenwoordigheid van teenliggaampies wat bind aan baie spesifieke proteïenfragmente, genoem peptiede, en koolhidraatreste wat in grondboontjies voorkom.

“Die tradisionele metode om hierdie teenliggaampies te meet, gebruik ’n mengsel van al die grondboontjieproteïene, nie individuele dele nie,” sê Peczuh, ’n spesialis in koolhidraatsintese wie se dogter ’n grondboontjie-allergie het. "Maar sommige van die goed in die mengsel kan lei tot lesings dat 'n pasiënt allergies is wanneer sy of hy nie is nie. En die omgekeerde kan waar wees, waar die resultate wys iemand is nie allergies wanneer hulle eintlik is nie."

In die studie van hul nuwe stelsel het die UConn-chemici drie komponente van die kragtigste grondboonallergeen getoets. Een monster was 'n proteïenpeptied, 'n ander 'n koolhidraatresidu, en die derde was 'n positiewe kontrole.

Die aptekers het toe bloedserum ingespuit van pasiënte wat bekend is dat hulle grondboontjie-allergieë het, in die skikking. Soos die bloedserum oor die monsters gedryf het, is IgE-teenliggaampies deur die allergene afgetrek en daardeur gebind. Hulle kon dan die hoeveelheid teenliggaampies meet om te bepaal hoe sterk 'n persoon 'n reaksie op grondboontjies sou hê. Om die stelsel verder te verfyn, het die span magnetiese krale aan die allergeenmonsters geheg. Die krale het die IgE's gevang en die finale metings versterk, sodat hulle konsentrasies van teenliggaampies so laag as 0,5-1 pikogram per milliliter kon opspoor.

Die toetsresultate het gekorreleer met die pasiënte se bekende allergievlakke van ander toetse en die span is aangemoedig om verdere ontwikkeling van die benadering na te streef. UConn Nagraadse student Amit Joshi het die meeste van die eksperimente in die aanvanklike toets uitgevoer.

Terwyl die proeftoets beperk was tot net 'n paar allergiese komponente van grondboontjie-glikoproteïene, sê Rusling dit kan uitgebrei word om vir meer as 20 te skerm, wat selfs meer selektiewe resultate moontlik maak.

Alhoewel die aanvanklike resultate belowend is, is die tydsraamwerk vir enige kliniese gebruik van die toets nog jare weg.

"Uiteindelik wil ons dalk vyf verskillende peptiede en koolhidraatmonsters gebruik om te sien hoe hierdie IgE's aan hulle bind," sê Rusling. "Op die manier kan ons 'n duidelike vingerafdruk van 'n pasiënt se vatbaarheid vir 'n spesifieke allergeen bepaal."

Daar was 'n mate van debat oor die rol wat koolhidrate in allergieë speel. Omdat die UConn-toets die vermoë het om beide proteïenpeptiede en koolhidraatreste te toets, hoop die navorsers dat dit gebruik kan word om meer te wete te kom oor hoe spesifieke proteïen- en koolhidraat-epitope aan teenliggaampies bind om 'n beter begrip te kry van hoe allergieë veroorsaak word.

"Ons hoop is dat dit as 'n analitiese hulpmiddel gebruik kan word om die werklike biologie van die allergiese reaksie op grondboontjies en ander voedselitems in die algemeen te ondersoek," sê Rusling. "Mense het opgemerk dat sekere koolhidrate by allergieë betrokke kan wees en ons wil graag vasstel of hulle betrokke is of nie."


Versamel breuke

Tensy jou proteïen toevallig gekleur is, is daar geen manier om te sien deur te kyk wanneer dit uit die kolom kom nie. So bioloë versamel tipies wat breuke genoem word: monsters van 'n vaste volume uit die vloeistof wat uit die kolom kom. As jy dus 1 ml fraksies versamel, sou jy eenvoudig die kolomvloei na 'n nuwe buis verskuif elke keer as 'n milliliter uitgegee is. Jou proteïen sal tipies oor verskeie opeenvolgende breuke versprei word.

Daarna kan jy 'n klein monster uit elke breuk neem en dit toets om te sien of jou proteïene daarin is. Sodra jy al die breuke gevind het wat jou proteïen bevat, kan jy dit kombineer en vir verdere eksperimente gebruik.

Taai kolomme werk ietwat anders. Hier gaan jou proteïen bo in en kleef dan aan die materiaal in die kolom. Jy kan in wese oneindige hoeveelhede oplosmiddel deur die kolom laat loop om ontslae te raak van enige vuil wat saam met die proteïen gekom het, wat dinge aansienlik skoonmaak. En sodra dit skoon is, voeg jy 'n ander oplossing bo-op, een wat die interaksie tussen jou proteïen en die taai kolom ontwrig. Weereens, jou proteïen sal uit die bodem vloei (weereens, met verloop van tyd 'n klokvormige patroon).

Een opsie vir 'n taai kolom is gebaseer op lading. Die meeste proteïene bevat aminosure wat 'n lading kan aanneem, afhangende van die pH van die oplossing waarin hulle is deur 'n waterstofioon te verkry of te verloor. Deur dus die pH van 'n oplossing versigtig te stel, kan jy verseker dat jou proteïen positief of negatief gelaai is. Die proteïenmengsel kan dan op 'n ioonuitruilkolom. Hier het die kolommateriaal 'n gelaaide oppervlak wat geneutraliseer word deur die teenwoordigheid van ione (byvoorbeeld chloor of magnesium). Wanneer 'n proteïen met die teenoorgestelde lading bykom, kan dit die ione verplaas en in hul plek aan die oppervlak kleef. In wese, jy ruil ione vir 'n gelaaide proteïen.

Die proteïen sal daar vassit soos ander deurvloei, en dit sal vas bly totdat jy die pH verander, op watter punt ione weer uitgeruil kan word.

'n Soortgelyke aantrekkingskrag word gebruik vir omgekeerde fase chromatografie, behalwe hier, is die aantrekkingskrag hidrofobies (afkeer van water). Hoë sout veroorsaak dat hidrofobiese areas op die proteïen aan die hidrofobiese oppervlak van die kolom vassit. Die proteïen bly vas totdat 'n meer hidrofobiese oplosmiddel - gewoonlik 'n mengsel van water en 'n alkohol - deur die kolom gestuur word.

In sommige gevalle is dit moontlik om baie spesifieke interaksies te kry. Byvoorbeeld, as daar bekend is dat twee proteïene interaksie het, en jy kan een aan die oppervlak van 'n kolom plak, kan jy die tweede in die kolom laat vassit totdat jy die pH verander en sout byvoeg. Hierdie benadering word genoem affiniteitschromatografie, en dit vereis nie eens twee proteïene om met mekaar te reageer nie. Dit is moontlik om DNS-bindende proteïene uit te vang deur 'n kolom te bedek met die DNS-volgorde wat hulle herken.

'n Spesifieke geval behels die gebruik van teenliggaampies. As jy 'n teenliggaam teen jou proteïen kan maak, kan jy eenvoudig die kolomoppervlak met die teenliggaam bedek—jou proteïen sal vassit. Dit is ook moontlik om die geen wat jou proteïen kodeer, geneties te ontwerp om 'n "merker" by te voeg - 'n kort stuk aminosure wat 'n teenliggaam herken. Dit laat jou toe om die proteïen te suiwer selfs al het jy nie 'n teenliggaam daarteen nie. (Dit is belangriker as wat dit klink, aangesien jy gewoonlik 'n proteïen moet suiwer om teenliggaampies te maak, wat 'n catch-22 skep.) As die merker nie die proteïen verander nie, kan dit in plek gelaat word. Alternatiewelik kan jy ook die gene verander om 'n volgorde by te voeg wat 'n ensiem herken en sny, wat die merker na suiwering verwyder.

'n Finale benadering behels metaal affiniteit. Sommige aminosure het 'n affiniteit vir sekere metale. As jy toevallig sommige op die oppervlak van die proteïen het, sal hulle vashou aan 'n kolom wat met die toepaslike metaal bedek is. Een van die sterkste interaksies is tussen die aminosuur histidien en die metaal sink. Op dieselfde manier as wat jy 'n geen kan ontwerp om 'n merker te bevat, is dit moontlik om 'n stuk van ses histidiene aan die einde van 'n proteïen te voeg. Jou proteïen sal dan vashou totdat 'n ander chemikalie wat van sink hou, by die kolom gevoeg word.

Soos hierbo genoem, tensy jy 'n spesifieke affiniteit uitgewerk het, sal jy gewoonlik 'n aantal bykomende proteïene kry wat uit die kolom kom op dieselfde tyd as jou proteïen van belang. Gevolglik word verskeie van hierdie tegnieke dikwels in serie gebruik om 'n proteïen suiwer genoeg te kry om te bestudeer.

Die merkwaardige ding is egter dat hierdie tegnieke opskaal. Terwyl navorsers nanogramme proteïen kan suiwer op kolomme van 'n paar duim lank, is dit moontlik om enorme kolomme te maak vir die vervaardiging van proteïene op industriële skale. Al dieselfde beginsels geld, en dit is moontlik dat dieselfde prosedure wat in die laboratorium gebruik word, in 'n produksiefasiliteit gebruik word.


Rommel-DNA is eg en gee nie om of jy dit erken nie.

Die idee dat rommel-DNA nie bestaan ​​nie, en dus 'n mislukte evolusionêre voorspelling verteenwoordig, is 'n algemene argument van kreasioniste. Die idee is dat as skepping akkuraat is, jy sou verwag dat alles 'n doel het, terwyl evolusionêre teorie voorspel dat baie kenmerke nie 'n spesifieke, geselekteerde funksie sal hê nie. (Dit weerspreek ander kreasionistiese aansprake, maar dit is 'n ander bespreking.) As ons hierdie idee na die genoom uitbrei, is die idee dat ons volgens evolusionêre teorie sou verwag dat baie van die DNA in die genoom van enige gegewe organisme nie funksioneel is nie, terwyl skepping voorspel funksionaliteit vir die oorgrote meerderheid basisse in die genoom.

Voordat ons by die argumente ingaan, moet ons eers 'n paar dinge definieer.

Belangriker nog, rommel-DNA: rommel-DNS is DNA wat nie 'n geselekteerde funksie en is nie skadelik nie. Dit wil sê, dit is DNS wat nie nodig of nadelig is as jy dit uit die genoom sou verwyder nie, daar sou geen waarneembare effek op fiksheid wees nie.

Tweede belangrikste definisie: Funksioneel. Funksioneel doen nie beteken bloot “doen iets”. Daar is baie soorte DNA wat "iets doen", maar nie funksioneel is nie. In hierdie konteks beteken funksioneel om 'n geselekteerde funksie te hê, dit wil sê as jy dit verwyder, sal daar 'n fiksheidskoste wees. Nog 'n manier om in hierdie konteks funksioneel te sê, is "dra by tot selfisiologie."

So kom ons kom daarby. Ek gaan dit meestal in die konteks van die menslike genoom bespreek, maar ek sal ander organismes daarin inbring waar toepaslik. Ek sal probeer om duidelik te wees met betrekking tot presies van watter genoom ek praat, maar as ek nie spesifiseer nie, aanvaar ons s'n.

Die bewyse dat rommel-DNA bestaan ​​is dus glashelder: Slegs sowat 2% van die menslike genoom is werklike proteïenkoderende gene. Daardie doen nie beteken dat al die res nie funksioneel is nie. Daar is baie funksies wat verband hou met nie-koderende DNA. Regulerende streke soos promotors, versterkers en knaldempers is almal nie-koderend, maar funksioneel uiters belangrik. Strukturele streke soos sentromere en telomere is krities, maar nie-koderend. Daar is streke wat 'n spesifieke lengte moet wees, al maak die volgorde self nie saak nie. Daar is streke wat getranskribeer word, maar nie vertaal word nie, soos DNA wat vir ribosomale RNA, tRNA's of mikro-RNA's kodeer. Dit is nie proteïenkoderende gene nie, maar hulle is uiters belangrik. Al hierdie is voorbeelde van funksionele nie-koderende DNA.

Wanneer jy al hierdie streke en klasse bymekaar voeg, koderende streke en funksionele niekoderende streke, kry jy ongeveer 10% van die menslike genoom as funksioneel.

So wat van die ander 90%? As jy gaan redeneer dat rommel-DNS nie werklik is nie, moet jy demonstreer dat die oorgrote meerderheid van daardie oorblywende 90% funksioneel is, dit wil sê dat dit gekies is om iets te doen. So kom ons delf in daardie 90% en kyk of ons sulke funksionaliteit kan vind.

Eerstens moet ons erken dat sommige van daardie DNA nie "rommel" is nie, want benewens "nie funksioneel" nie, impliseer rommel ook "nie skadelik nie." Sommige relatief klein deel van daardie 90% gaan op een of ander manier skadelik wees, so dit is uit. Ek noem dit eers kortliks want 1) dit is so 'n klein % ek dink nie dit maak regtig saak vir hierdie bespreking nie, en 2) ek dink nie daar is werklike meningsverskil of dit bestaan ​​nie. So dit is dit.

Ander dinge wat daardie 90% uitmaak:

Introne. Nie-koderende streke wat binne gene gevind word. Uitgesny na transkripsie. Mense het dekades lank na 'n funksie gesoek. Ons het steeds nie een nie. Introne is ongeveer 25% van die menslike genoom.

Transponeerbare elemente. Dit is volgordes of streke wat kan of op 'n stadium kan repliseer en hulself iewers anders in 'n genoom invoeg. Baie is afgelei van retrovirusse en genoem endogene retrovirusse, of ERV's, wat retrovirusse beteken wat in ons genoom ingevoeg en toe gemuteer en vasgehaak het. ERV's alleen is ongeveer 8% van die menslike genoom. Bykomende transponeerbare elemente, soos SINEs, LINEs en DNA-transposons (teenoor retrotransposons – ERVs, SINEs, LINEs), bring die totaal op 44% of so, en nie een daarvan kwalifiseer as funksioneel nie.

Herhaal. Dit is net reekse wat, duh, herhalings is. Dieselfde ding oor en oor vir 'n sekere lengte in die DNA. Daar is baie soorte herhalings, sommige baie kort en eenvoudig (bv. tandem-herhalings en mikrosatelliete) en sommige groter (bv. segmentele duplisering). Daar is baie oorvleueling tussen hierdie kategorie en oordraagbare elemente, aangesien baie daarvan herhalingsstreke insluit. Daar is ook sommige streke wat funksioneel is wat uit herhalings bestaan. Byvoorbeeld, sommige regulatoriese elemente vereis 'n spesifieke afstand tussen hulle, onafhanklik van die volgorde van daardie streek. In sommige gevalle bestaan ​​daardie streke uit herhalings. Inklusief, herhalings is meer as 50% van die menslike genoom. As jy transponeerbare elemente en lengte-afhanklike funksionele streke verwyder, is dit ongeveer 15%.

Unieke nie-koderende DNA. Dit is die eenvoudigste kategorie, dit is net nie-herhaalde, nie-transposon rye wat nie kodeer nie. In totaal is dit ongeveer 15% van die genoom, maar weereens, dit sluit 'n paar funksionele goed, regulatoriese volgordes en so in. So verwyder dit en jy kyk na 5-10% van die genoom as nie-funksioneel unieke reekse.

Pseudogene. Dit is volgordes wat op 'n stadium aktiewe, proteïenkoderende gene was, maar as gevolg van mutasies aan die regulatoriese meganisme of die geenvolgorde self, nie meer funksioneel is nie. Daar is ongeveer 13 000 pseudogene in die menslike genoom. Dit val onder die laaste kategorie, unieke nie-koderende DNA, maar daar is baie van hulle, so ek wou hulle spesifiek noem.

Dit is dus 'n opsomming van die verskillende tipes nie-funksionele DNA in die menslike genoom.

As jy gaan beweer dat rommel-DNS nie bestaan ​​nie, dan moet jy demonstreer dat die oorgrote meerderheid van hierdie elemente funksioneel is, dit wil sê, is gekies om iets te doen wat bydra tot selfisiologie.

Jy het dalk gehoor van die ENCODE-projek, wat poog om funksies aan die meeste van die menslike genoom toe te ken. Volgens enkode is 80-90% van die menslike genoom funksioneel. Hulle bereik egter hierdie vlak van funksionaliteit deur 'n uitgebreide definisie van "funksioneel" te gebruik wat enige DNS-volgorde invee wat iets doen, selfs al hou daardie aktiwiteit nie verband met die fisiologie van die sel nie. Byvoorbeeld, enige getranskribeerde volgorde is funksioneel volgens ENCODE. Daardie insluit ERV's en pseudogene. Volgens ENCODE is enige volgorde wat aan 'n proteïen bind funksioneel. Maar dit toue in pseudogene met ongeskonde regulatoriese volgordes. Dit sluit transposons met ongeskonde proteïenbindingsplekke in. Dit is voorbeelde van aktiwiteit, nie funksie, en slegs deur die twee saam te voeg, kan ENCODE beweer dat 80-90% van die menslike genoom funksioneel is.

Maar dit is nie die hele argument nie. O nee, dink jy ons is klaar? Raak gemaklik.

Ander organismes maak die saak teen rommel-DNS nog minder houdbaar. Ek gaan op twee groepe fokus – plante en protosoë – maar daar is ander voorbeelde.

Plante is buitengewoon verdraagsaam teenoor genoomskaalveranderinge. Poliploïdie, genoomduplisering, hulle kan dit hanteer. As gevolg hiervan sien jy uiterste variasie in genoomgrootte tussen naverwante plantspesies. Byvoorbeeld, die baie smaaklike genus Allium, wat uie, knoffel, scallion, lek, en 'n ton verwante spesies bevat. Die uie-genoom is ongeveer 17 miljard basispare, vergeleke met sowat drie miljard vir mense. Ander lede van Allium wissel van sewe tot 32 miljard basispare. As gemors-DNS nie bestaan ​​nie, beteken dit dat 'n ui ses keer soveel inligting as 'n mens nodig het, en naverwante spesies (in dieselfde genus) benodig weer twee keer soveel, terwyl ander goed is met minder as die helfte soveel. Aan die ander kant van die spektrum bevat die framboosgenoom minder as 30 miljoen basis pare. Is 'n uieplant regtig 'n duisend keer meer kompleks as 'n framboosplant?

As ons na hierdie organismes kyk, is die idee dat die oorgrote meerderheid van die genoom funksioneel is nie net onredelik nie. Dit is belaglik.

En weet jy wat? Protosoë is nog erger! Protosoë is eensellige eukariotiese organismes wat "dierlik" in hul lewenstyl is, dit wil sê hulle beweeg rond en eet dinge. Amoebes is protosoë, en een spesifieke amoeba, Amoeba dubia, het die grootste bekende genoom: 670 miljard basispare. Meer as die helfte van 'n triljoen. Dit is 'n eensellige organisme! Hoe op aarde is 'n amoeba soveel meer kompleks as 'n plant of dier? Ek het geen idee nie, maar as jy rommel-DNS nie bestaan ​​nie, moet die meeste van daardie half triljoen basispare funksioneel wees, so dit moet wees.

Die probleem hier is dat 'n algemene verduideliking is dat die nie-koderende DNA regulerend is, veral tydens ontwikkeling. So natuurlik sien ons nie funksionaliteit in volwasse selkulture nie, daardie streke doen slegs komplekse dinge tydens embrioniese ontwikkeling, en dit is waarvoor die "ander" 90% van die menslike genoom is. Goed, as dit die geval is, hoekom het plante en protosoë sulke groot genome? Plante het baie minder komplekse ontwikkelingsprosesse as soogdiere, en amoebes is 'n enkele sel. So, wat kan al daardie DNA moontlik doen in terme van die regulering van ontwikkeling?

’n Baie beter verduideliking, in ooreenstemming met die feit dat daardie enorme genome meestal herhalings is, is dat dit net rommel is.

So wat is die geval vir rommel-DNA? Die meeste van die menslike genoom het nie 'n geselekteerde funksie nie. Naverwante organismes vertoon enorme verskille in genoomgrootte. Die grootste genome is in eensellige eukariote.

Sit dit alles saam en jy het 'n sterk saak dat rommel-DNA werklik is, en rommel-DNA is uiters algemeen.

Om anders te demonstreer, moet jy funksionaliteit in die meerderheid van die menslike genoom demonstreer. Jy moet wys hoe funksionele verskille die verskille in genoomgrootte tussen naverwante organismes soos die lede van Allium. Jy moet funksionaliteit in die oorgrote meerderheid van die half triljoen basispare van daardie amoebe genome demonstreer. As jy nie daardie dinge kan doen nie, het jy nie 'n saak teen rommel-DNS te maak nie.


Antivirale middels kan die gewone verkoue ontplof—moet ons dit gebruik?

Daar is 'n oomblik in die geskiedenis van medisyne wat so filmies is dat dit 'n wonder is dat niemand dit in 'n Hollywood-film geplaas het nie. Die toneel is 'n Londense laboratorium. Die jaar is 1928. Alexander Fleming, 'n Skotse mikrobioloog, is terug van 'n vakansie en is besig om sy werkspasie skoon te maak. Hy merk op dat 'n stukkie skimmel een van sy kulture van binnegeval het Staphylococcus bakterieë. Dit is’t net versprei deur die kultuur, al is. Dit’s doodmaak van die bakterieë rondom dit.

Fleming het die kultuur gered en die vorm versigtig geïsoleer. Hy het 'n reeks eksperimente uitgevoer wat bevestig het dat dit 'n Staphylococcus-molekule doodmaak.

En Fleming het toe ontdek dat die vorm ook baie ander spesies aansteeklike bakterieë kan doodmaak. “Ek het 'n idee gehad dat hier iets goeds was, maar ek kon onmoontlik weet hoe goed dit was,” het hy later gesê.

Niemand kon destyds geweet het hoe goed penisillien was nie. In 1928 was selfs 'n geringe wond 'n potensiële doodsvonnis, omdat dokters meestal hulpeloos was om bakteriële infeksies te stop. Deur sy ondersoeke na daardie eienaardige vorm, het Fleming die eerste wetenskaplike geword wat 'n antibiotika ontdek het - 'n innovasie wat hom uiteindelik die Nobelprys sou wen. Penisillien het talle lewens gered en patogene van staph tot sifilis doodgemaak terwyl dit min newe-effekte veroorsaak het. Fleming’ se werk het ook daartoe gelei dat ander wetenskaplikes meer antibiotika soek en identifiseer, wat gesamentlik die reëls van medisyne verander het. Dokters kon medisyne voorskryf wat die meeste bakterieë effektief uitwis, sonder om eers te weet watter soort bakterieë hul pasiënte siek maak.

Natuurlik, selfs al sou bakteriële infeksies heeltemal uitgeskakel word, sou ons steeds siek word. Virusse—wat hul eie verskeidenheid siektes veroorsaak van die gewone verkoue en die griep tot vigs en Ebola—is baie anders as bakterieë, en daarom bied hulle nie dieselfde teikens vir 'n dwelm om te tref nie. Penisillien meng byvoorbeeld in met die groei van bakteriële selwande, maar virusse het nie selwande nie, want dit is nie eers selle nie—dit is net gene wat in “doppies” gemaak is van proteïen. Ander antibiotika, soos streptomisien, val bakteriële ribosome aan, die proteïenvervaardigende fabrieke in die patogene. 'n Virus het nie ribosome nie, dit kaap die ribosome binne sy gasheersel om die proteïene te maak wat dit nodig het.

Ons het tans “antivirale” middels, maar hulle’re 'n ligte skaduwee van hul bakterieë-veg eweknieë. Mense wat met MIV besmet is, kan byvoorbeeld die ontwikkeling van VIGS vermy deur 'n skemerkelkie antivirale middels te neem. Maar as hulle ophou om dit te neem, sal die virus binne 'n paar weke na sy vorige vlak terugkeer. Pasiënte moet die middels vir die res van hul lewens aanhou neem om te keer dat die virus hul immuunstelsel uitwis.

Virusse muteer baie vinniger as bakterieë, en dus het ons huidige antivirale middels 'n beperkte raklewe. En hulle het almal 'n eng omvang van aanval. Jy kan dalk jou griep met Tamiflu behandel, maar dit sal jou nie genees van dengue-koors of Japannese enkefalitis nie. Wetenskaplikes moet antivirale middels een siekte op 'n slag ontwikkel—'n arbeid wat baie jare kan neem. As gevolg hiervan het ons steeds geen antivirale middels vir baie van die wêreld se naste virusse, soos Ebola- en Nipah-virus nie. Ons kan verwag dat meer virusse in die toekoms van diere na ons eie spesie sal spring, en wanneer hulle dit doen, is daar’'n goeie kans dat ons magteloos sal wees om te keer dat hulle versprei.

Viroloë, met ander woorde, wag steeds vir hul Penisillien-oomblik. Maar hulle hoef dalk nie vir ewig te wag nie. Gedryf deur vooruitgang in molekulêre biologie, is 'n handjievol navorsers in laboratoriums regoor die VSA en Kanada besig met strategieë wat nie net individuele virusse nie, maar enige virus kan uitskakel, wat virale infeksies kan uitwis met dieselfde wye spektrum doeltreffendheid wat penisillien en Cipro bring tot die stryd teen bakterieë. As hierdie wetenskaplikes slaag, kan toekomstige geslagte sukkel om 'n tyd voor te stel toe ons aan die genade van virusse oorgelewer is, net soos ons sukkel om 'n tyd voor antibiotika voor te stel.

Veral drie spanne is besig met nuwe antivirale strategieë, met elke groep wat 'n effens ander benadering tot die probleem volg. Maar ten gronde mik hulle almal op ons eie fisiologie, die aspekte van ons selbiologie wat virusse toelaat om vas te vat en voort te plant. As selfs een van hierdie benaderings uitkom, kan ons dalk enige tipe virus wat ons wil uitroei. Eendag kan ons selfs voor 'n vraag te staan ​​kom wat vandag absurd klink: Is daar virusse wat beskerm moet word?

Om vyfuur een dag verlede herfs, in San Francisco’s Suid van Market-distrik, was Vishwanath Lingappa besig om hondsdolheidsop te maak. By sy laboratoriumstasie het hy 'n spuit vol hondsdolheid-virusproteïene ingespuit in 'n warm fles gelaai met ander proteïene, lipiede, boustene van DNS en verskeie ander molekules uit gemaalde selle. Dit het vir ure op Lingappa’ se bank gekook, en af ​​en toe het hy 'n paar druppels onttrek om die chemie daarvan te ontleed. Deur die vloeistof in 'n sentrifuge te draai, kon hy klein klompe proteïene isoleer wat na die rand toe gevlieg het, aangesien die groteres naby die middel gebly het.

By sy mengsel het Lingappa 'n spesifieke proteïen bygevoeg wat hy wou bestudeer. Hy het vermoed dat die hondsdolheidvirus hierdie proteïen in die besmette sel gebruik het om die kapsied, of eksterne dop, van gerepliseerde virusse saam te stel. Hy het die teikenproteïen met radioaktiewe atome gemerk, wat hom in staat gestel het om dit te volg terwyl dit met ander elemente in die sop interaksie het.

Omstreeks 10 die oggend het Lingappa foto's van die mengsel geneem. Teen middagete, sewe uur in sy werksdag, was die beelde ontwikkel en gereed om aan sy personeel te pronk. In die konferensiekamer was 'n tafel besaai met uitneemtoebroodjies, en 'n verlate bak hawermout het op 'n credenza gesit. Terwyl Lingappa die films teen die lig gehou het, het sy kollegas agter hom saamgedrom om swart strepe oor die beelde uit te maak.

Soos voorspel is, het die gemerkte proteïen by ander proteïene aangesluit, wat die mikroskopiese masjiene geskep het wat in 'n werklike infeksie die hondsdolheid-virusdop sou saamstel. Hoekom sou dit saak maak? Omdat 'n dwelm wat ontwikkel is deur Lingappa’ se firma, Prosetta Antiviral, getoon is om in te meng met hierdie proteïen, wat dit blokkeer om in hierdie dopmaakmasjiene te funksioneer. As sy waagstuk vrugte afwerp, is dit die pad waardeur 'n antivirale middel selle sal keer om die hondsdolheidvirus te repliseer. Op oomblikke soos hierdie swel Lingappa se stem van sy normale, sagte pedagogiese toon tot 'n amper-praat-radio-donder, hy bal sy vuis en parafraseer een van sy gunsteling-reëls van die filosoof John Dewey. “Die gegewe van ervaring word nie gegee nie,” sê hy. “Hulle is geneem! Met groot moeite!”

Lingappa het relatief laat tot sy obsessie met antivirale middels gekom. Hy het in die laat 1970's as selbioloog opgelei in die laboratorium van Günter Blobel, 'n selbioloog van die Rockefeller-universiteit wat die Nobelprys in 1999 gewen het. Blobel het bestudeer hoe selle werk deur hulle op te maal en eksperimente op hul los inhoud uit te voer. Hierdie tipe sellulêre sop, bekend as 'n selvrye stelsel, kan die innerlike werking van 'n sel simuleer, insluitend die samestelling van nuwe gene en proteïene. Deur sy samestelling aan te pas—wat 'n enkele ensiem uitlaat, byvoorbeeld—wetenskaplikes kan uitvind hoe 'n sel’s molekules saamwerk om dit lewendig te hou. Onder Blobel’s tutelage, Lingappa het 'n sellulêre chef de cuisine in eie reg. Hy het byvoorbeeld eksperimente uitgevoer om uit te vind hoe nuutgemaakte proteïene deur 'n sel vervoer word na die plek waar dit benodig word. Nadat hy sy PhD behaal het, het Lingappa weswaarts na UC San Francisco gegaan om sy navorsing voort te sit.

Hy sou dalk sy pad na 'n rustige aftrede geëksperimenteer het as dit nie vir sy jonger suster Jaisri was nie, wat vigspasiënte by die UCSF Mediese Sentrum behandel het. Sy het baie jare tevore 'n somer by Rockefeller deurgebring, op aandrang van Vishwanath’, en het nou gesien dat selvrye stelsels dalk lig op virusse kan werp. Destyds was die heersende dogma dat sodra 'n gasheersel nuwe virusgene gemaak het, die kapsied self rondom hulle kon saamstel. Maar Jaisri was skepties. Sy het vermoed dat virusse hulp van gasheerensieme nodig het om die dop in sy regte vorm te vorm. Deur te eksperimenteer in 'n selvrye stelsel, het sy geredeneer, kan sy dalk daardie gasheer-ensieme identifiseer waarop die virus afhanklik was - en uitvind hoe om hulle te blokkeer. Sy het haar broer gevra of daar enige kans is dat haar idee kan werk. “Ek het nie 'n clue nie,” het Vishwanath geantwoord. “Kom ons probeer dit.”

MIV was toe nog skrikwekkend geheimsinnig, so die Lingappas het begin met hul eksperimente op hepatitis B, 'n relatief eenvoudige virus waarvan wetenskaplikes reeds baie geweet het. Hulle het uitgevind hoe om selvrye stelsels te kry om hepatitis B-kapsiede te genereer. Volgende het hulle met die sop’ se resep gepeuter, verskeie ensieme uitgehaal en waargeneem of daar enige verandering was aan die doppe wat dit geproduseer het. Kort voor lank het hulle gevind dat 'n aantal ensieme noodsaaklik was om die kapsiede te maak. Wanneer hierdie ensieme teenwoordig was, het die selvrye sisteem perfekte doppe geproduseer. Sonder hulle kon die stelsel slegs vertraagde, halfgevormde skulpe bestuur. Soos die Lingappas voorspel het, kon die kapsiede hulself nie aanmekaar sit nie.

Hulle en hul kollegas het voortgegaan om dieselfde eksperimente op MIV uit te voer, en weer het hulle gevind dat die virusse baie hulp nodig het. Gasheer-ensieme moes saamvoeg om ingewikkelde biologiese masjiene met die regte vorm te vorm—die regte stel sakke, groewe en splete—om dele van virusse te gryp en hulle op hul regte plek te druk om die dop te bou. Vir elke kapsiedmaakmasjien, het die Lingappas geredeneer, moet daar 'n molekule wees wat hulle in een of ander sleutelsak kan plaas, wat dit nutteloos maak om kapsiedproteïene in plek te sleep. Die masjien sou daardeur geïmmobiliseer word, en die besmette sel kon nie meer virusse bou nie.

Teen 2003 het Vishwanath soveel geloof in sy idee gehad dat hy vroeg by UCSF afgetree het om Prosetta bekend te stel. (Jaisri het hom gehelp om die maatskappy te begin, maar sy het in die akademiese lewe gebly, nou by die Universiteit van Washington.) Die eerste ding wat navorsers by Prosetta moes doen, was om te soek na belowende kandidate—molekules van net die regte vorm om in die kapsied vas te lê. -maak masjinerie. Hulle het 80 000 verbindings gekeur deur elkeen van hulle in 'n selvrye stelsel te toets. Die meeste van die verbindings kon’t stop capside vorm, maar 'n paar dosyn het. In plaas daarvan om op een te fokus, het Lingappa besluit om byna almal gelyktydig na te streef op die veronderstelling dat 'n oorwinning teen enige virus Prosetta sou help om sy strategie na almal van hulle uit te brei.

“Ons het ons eiers in elke denkbare mandjie versprei,” sê hy. Dit was 'n gutsy strategie, en so ver dit’s betaal. Voorlopige studies—in beide selkulture en op diere—toon dat Prosetta’s benadering hondsdolheid, Ebola, griep, en 'n aantal ander virusse kan stop. As, soos Lingappa vermoed, alle virusse hulp van hul gasheerselle nodig het om te versamel, het hy dalk 'n strategie gevind wat kan werk teen elke virus wat ons ooit siek kan maak.

Tot dusver was antivirale middels geneig om te werk deur self met virusse in te meng. Oorweeg die geval van Tamiflu, ons beste middel teen griep nadat infeksie reeds plaasgevind het. Tamiflu bind aan neuraminidase, 'n proteïen op die oppervlak van griepvirusse. Wanneer nuwe virusse vorm, gebruik hulle neuraminidase om 'n deurgang uit hul gasheersel oop te maak. Tamiflu deaktiveer die proteïen, vang die griepvirusse vas sodat hulle’t kan versprei na ander selle. Die vorm van die molekule in Tamiflu is uitstekend ooreen met die neuraminidase-proteïen op griepvirusse, en as gevolg daarvan kan dit nie aan proteïene op die oppervlak van ander virusse bind nie.

Die Tamiflu-strategie - wat die komponente van individuele virusse teiken - kan effektiewe middels oplewer, maar dit het ook 'n paar ernstige nadele. Die grootste hiervan is weerstand. Baie virusse, soos griep en MIV, muteer teen 'n verblindende pas: 'n miljoen keer vinniger as wat ons eie genoom doen. Elke nou en dan sal een van daardie mutasies die teiken van 'n antivirale middel verander. Die dwelm sal 'n moeiliker tyd hê om aan die mutantvirus vas te heg, wat dan vry sal wees om voort te plant en ongehinderd te floreer. In 2007 het 'n mutante vorm van griepvirus byvoorbeeld ontstaan ​​wat Tamiflu kan weerstaan. Dit het 'n anders gevormde neuraminidase ontwikkel wat Tamiflu nie kon gryp nie. So selfs terwyl regerings regoor die wêreld 200 miljoen dosisse van die middel opgegaar het om voor te berei vir die volgende groot grieppandemie, het Tamiflu-weerstandige stamme oor die wêreld versprei. “Dit is 'n spelbreker, sê Vincent Racaniello, 'n Columbia Universiteit viroloog en die skrywer van die handboek Beginsels van Virologie. “Enigiets wat jy maak, die virusse sal bestand word teen.” (Tot dusver in Lingappa’ se eksperimente, het griepvirusse nie daarin geslaag om weerstand teen die Prosetta-middel te ontwikkel nie. Die rede: Dit is maklik vir virusse om 'n nuwe vorm wat hulle in staat stel om Tamiflu af te skud, maar dit is moeilik—moontlik onmoontlik—vir hulle om 'n manier te ontwikkel om hulself bymekaar te maak as hul gasheer se proteïene nie sal saamwerk nie.)

Prosetta’s benadering is so intrigerend omdat dit ons eie sellulêre masjinerie verander in plaas daarvan om die virus direk aan te val. Rofweg gesproke is dit die belangrikste insig wat al die nuwe strategieë vir antivirale middels animeer: ​​hulle fokus op die gasheer in plaas van die virus. 'n Tweede benadering volgens hierdie lyne sal ons eie immunologiese reaksie op virusse versterk, terwyl 'n derde strategie 'n selfs meer radikale stap sal neem: om ons selle te herbedra om selfmoord te pleeg wanneer hulle besmet raak.

Die replikasieproses

Voer in Elke tipe virus het sy eie unieke manier om selle te kap. In die geval van griep, bevat die virusdop proteïene genaamd hemagglutinien, wat aan die oppervlak van gesonde selle bind en hulle laat oopgaan.

Repliseer Sodra dit binne is, gooi die virus sy dop af, en sy gene wurm hul weg in die sel se kern, en kaap die gasheer om die virale gene te kopieer in plaas van sy eie. In die meeste gevalle, soos virusgene gekopieer word, neem hulle die vorm aan van dubbelstring-RNA, of dsRNA.

Neutraliseer selverdediging Sekere proteïene in die sel sal die dsRNA waarneem en die produksie van antivirale molekules wat interferone genoem word, veroorsaak. Maar sommige virusse (insluitend sommige griepstamme) het teenaanvalle teen die interferonreaksie ontwikkel.

Volwasse Virusse koördineer dosyne gasheerproteïene om molekulêre masjiene te word, wat dan die nuwe virusdeeltjies saamstel. Sodra elke deeltjie volwasse is, bind dit aan die binneste oppervlak van die sel en maak 'n deurgang oop. Dit is nou gereed om 'n nuwe sel te besmet.

Die strategieë

A. Sneller selfmoord

’n Kunsmatige molekule genaamd Draco heg homself aan dsRNA, wat die sel veroorsaak om selfmoord te pleeg. Omdat virusse nog nooit voorheen aan Draco blootgestel is nie, is hul teenaanvalle nutteloos. Die besmette selle sterf voordat die virusse kan volwasse word.

B. Versterker Verdediging

Baie virusse is geprogrammeer om te verhoed dat 'n sel sy eie interferone maak. Deur ons met sintetiese interferone in te spuit, kan dokters 'n antivirale reaksie veroorsaak—maak nie saak watter virus ons aanval nie.

C. Inhibeer rypwording

Prosetta se molekules bind aan die proteïene wat virusse nodig het om hul skulpe te skep, wat die rypwordingsproses stop.En omdat hierdie proteïene net bymekaar kom om virusse te maak, moet die middels nie-giftig wees vir pasiënte.

Daardie tweede benadering word gelei deur Eleanor Fish van die Universiteit van Toronto. Sy en ander navorsers wêreldwyd is besig om middels te ontwikkel wat interferone, ons eie opvallende virale reaksie, kan vervang of aanvul. In wese is die idee om die liggaam’ se eie virusdodende kragte te versnel. Ons selle kan 'n virale inval aanvoel as gevolg van 'n eienaardigheid in die manier waarop die meeste virusse repliseer: Deur die gasheersel se masjinerie te gebruik, kopieer hulle hul eie gene deur 'n eienaardige molekule genaamd dubbelstring-RNA te maak. Ons selle is dus toegerus met proteïene wie se enigste taak is om dubbelstring-RNA op te spoor. Wanneer hulle dit doen, stuur hulle dadelik 'n sein deur die sel deur dat 'n indringer binnegeval het.

Die sel produseer dan 'n tweede tipe proteïen, genaamd interferone, wat 'n massiewe teenaanval begin. Hulle veroorsaak op hul beurt die produksie van meer as 300 ander soorte proteïene, elk met sy eie rol om virusse dood te maak. Sommige van die proteïene sny die virus’s gene en vernietig sy proteïene. Ander vertel die sel om styf te word, wat dit moeiliker maak vir nuwe virusse om te ontsnap. Die besmette sel stuur ook interferone na omliggende selle, wat 'n brandstrook skep wat die verspreiding van die infeksie stop. “Die heel eerste reaksie op 'n virus—of dit nou 'n respiratoriese infeksie is, of dit 'n virus is wat in jou ingewande kom, of dit in 'n vel skeur—ons heel eerste reaksie is 'n interferonreaksie,” Fish sê. Maar ons natuurlike verdediging is ver van perfek: Virusse repliseer dikwels vinnig genoeg om voor die interferonpatrollie te bly, en sekere soorte virusse, soos griep en SARS, maak proteïene wie se enigste taak is om interferone af te sluit. Sedert die 1990's is sommige natuurlike interferone goedgekeur vir gebruik teen sekere virusse (hepatitis C, byvoorbeeld), maar hul prestasierekord was teleurstellend: hulle werk in sommige pasiënte en nie ander nie, hulle kan toksiese newe-effekte veroorsaak, en hulle is duur, delikate dwelms.

So Fish en ander groepe wetenskaplikes probeer om 'n dwelm te bou wat die interferone’ werk beter sou doen. Deur poliëtileenglikol—'n groep waterstof-, koolstof- en suurstofatome te gebruik—het hulle sintetiese interferone geskep wat dae in plaas van ure hou en hepatitis C-virusse heeltemal sal uitwis in tot 81 persent van behandelde pasiënte, afhangende van die stam . Tydens Toronto’ se SARS-uitbraak het Fish sintetiese interferone op 'n klein poel pasiënte getoets en gevind dat hul longe aansienlik vinniger genees as dié van kontrolepasiënte, wat hulle in staat gestel het om vinniger van aanvullende suurstof af te kom. Soos Lingappa, het Fish groot ambisies vir hierdie sintetiese middels. As een van hulle slaag, kan dit 'n enkele middel word om nie net een of 'n paar virus te beveg nie, maar byna elke virus.

Die derde en waarskynlik die mees radikale benadering tot breëspektrum antivirale middels is in die stort, van alle plekke, bedink. Dit was 12 jaar gelede, en Todd Rider is getref met 'n verblindende insig oor virusse - spesifiek 'n idee vir hoe om enige virus in die wêreld te stop. Teen die tyd dat die stort verby was, het hy presies geweet wat om te doen.

Rider is 'n biologiese ingenieur. By MIT’ se Lincoln Laboratory in die laat 1990's, het hy 'n tegnologie genaamd Canary gebou, 'n sensor vir gevaarlike lugpatogene soos miltsiekte en pokke. Hierdie vernuftige boks huisves witbloedselle, wat elkeen ontwerp is om 'n spesifieke soort bakterieë of virus op te spoor. Canary is nou in verskeie regeringsgeboue in die Washington, DC, area geïnstalleer. Maar vir al die sukses van sy uitvinding, het die ervaring hom diep ontevrede gelaat. “Ek het besef dat as ons bakterieë opgespoor het, dit goed was,” sê Rider. Dokters kan mos antibiotika voorskryf. “Maar as ons virusse opgespoor het, was daar regtig niks daar buite nie.” Rider het alles gelees wat hy kon oor tradisionele antivirale middels, en hy het 'n geleentheid aangevoel om iets heel anders te skep. “Ek wou 'n behandeling hê wat 'n breë spektrum was, wat doeltreffend was teen 'n wye reeks virusse, en dit sou moeilik wees vir virusse om weerstand teen te ontwikkel,”, sê hy.

Daardie iets - die ding waaraan Rider daardie dag in die stort bedink het - was 'n kunsmatige proteïen. Om dit te maak, sal hy dele van twee natuurlike proteïene moet trou. Een string sou dubbelstring-RNA opspoor, die teken van die meeste indringer virusse. Die ander sal daartoe lei dat die besmette sel homself doodmaak. Rider wou 'n gifpil vir selle maak: 'n proteïen wat, wanneer dit op die dubbelstring-RNA van 'n virus gryp, onmiddellike sellulêre selfmoord sou veroorsaak. Dit klink dalk na 'n gevaarlike soort terapie, maar ons liggame vertrou reeds daarop om natuurlik beide infeksies en kanker te beveg.

Rider het sy teoretiese molekule Draco gedoop vir dubbelstrengs RNA-geaktiveerde kaspase-oligomeriseerder. Op papier het dit darem wonderlik gelyk. Virusse wat vinnig weerstand teen geteikende antivirale middels ontwikkel, sal geen manier hê om hierdie wapen te ontduik nie: Sodoende sal 'n hele nuwe stel gene nodig wees,” sê Rider.

Die idee het in 'n japtrap gekom, maar die toets daarvan het stadig verloop. Rider het in 2000 begin, toe die vervaardiging van mikrobiologiese materiale nog 'n stryd was. (Vandag kan jy gene aanlyn op maat bestel en 'n paar dae later in 'n FedEx-koevert kry.) Rider moes ook 'n skraal begroting rek, saamgevoeg uit toelaes van die Nasionale Instituut van Gesondheid en die Departement van Verdediging. In aanlyn databasisse het hy rye gevind vir twee gene wat die funksies verrig wat hy wou kombineer—dubbelstring-RNA opspoor en apoptose, of seldood veroorsaak—en dan het hy die twee in ’n enkele volgorde saamgevoeg. Hy het sy nuwe proteïen 'n al hoe meer uitdagende reeks toetse gegee. In een vroeë eksperiment het hy gevind dat die proteïen in selle kan kom en vir so lank as 11 dae daar kan bly. Daarna het hy rinovirusse (wat die gewone verkoue veroorsaak) ingespuit in beide gewone menslike longselle en longselle wat Draco dra. In die onbeskermde groepe selle het die rinovirus vermeerder, van sel tot sel versprei en die hele bevolking uitgewis. Toe Rider die virus by die Draco-beskermde selle gevoeg het, het die besmette selle hulself dadelik vernietig, op die punt dat die res van die selle ongedeerd gelaat is. Rider het ook gevind dat hy die verspreiding van die virus kan keer al het hy Draco so lank as drie dae ná infeksie ingespuit.

Om te sien hoe Draco in 'n lewende liggaam sou vaar, het hy dit in muise begin bestudeer. Om die middel op die regte plek in die muise se liggame te lewer, het Rider 'n soort molekulêre “adresetiket” by die Draco-proteïen gevoeg sodat die selle in 'n spesifieke orgaan geteiken sou word. Die muise het ongedeerd gelyk deur die aanvanklike bekendstelling. Dus het Rider die muise aan griepvirusse blootgestel. Sonder Draco is vier uit vyf muise dood. Maar as hy Draco net voor of ná die infeksie in hul neusgate gespuit het, het hulle almal geleef.

Nadat die resultate in die joernaal gepubliseer is PLoS Een laaste Julie berei Rider nou voor om Draco te toets teen hemorragiese koors en ander virusse in muise en hoop om die tegnologie te lisensieer aan 'n maatskappy wat dit na menslike proewe kan neem. Rider sien sy potensiële middel as 'n ware breëspektrum antivirale middel, maar die “adresetiket” kan dit aanpas om direk na bepaalde organe te gaan. As jy dus griep het, sal jy longgerigte Draco kry as jy 'n breininfeksie het, dit sal na jou kop toe gaan.

Baie viroloë bly twyfel of enige van hierdie benaderings daarin sal slaag om 'n wondermiddel te skep. Dink net aan die moeilike pad wat die hondsdolheidmiddel wat Prosetta-navorsers uitgevind het, steeds in die gesig staar. Hulle’re nou saam met die hondsdolheid afdeling by die Centers for Disease Control and Prevention om dit verder te ondersoek. Om dit te doen, hulle’ll het om te begin hardloop eksperimente op neurone, die selle wat hondsdolheid eintlik besmet. Hulle’ll het om uit te werk die korrekte dosis van die dwelm. Hulle’ll het om te begin om dit te toets in diere. Potensiële mislukking skuil by elke stap. Soms sal die immuunstelsel antivirale middels aanval asof dit 'n indringer is. Dwelms wat in muise werk, is soms nutteloos by mense.

Selfs sukses kan onverwagte probleme meebring. Dit’s beslis die les uit die storie van breë-spektrum antibiotika. As jy 'n Cipro-pil vir 'n salmonella-infeksie sluk, sal dit nie net die salmonella uitwis nie, maar baie ander voordelige bakterieë in jou ingewande. Sodra die salmonella weg is, kan dit weke, maande of selfs jare neem vir die mikrobiese ekosisteem om terug te keer na iets wat lyk soos sy vorige toestand. Hierdie ontwrigting kan, ironies genoeg, ander patogene toelaat om in te sluip en hulself te vestig. Ons is ook afhanklik van bakterieë in ons liggame om ons immuunstelsels op die regte pad van ontwikkeling te lei. ’n Aantal studies dui daarop dat kinders wat baie antibiotika kry ’n groter risiko loop om immuunafwykings soos allergieë en asma te ontwikkel. (Sien “Jou eie persoonlike ekosisteem,” 'n atlas van die menslike mikrobioom, in uitgawe 19.10.)

Ons liggame is nie net vol bakterieë nie, maar ook met virusse. Selfs wanneer ons’re heeltemal gesond, ons het triljoene virusse binne-in ons. Wetenskaplikes begin eers hierdie virale ekologie ondersoek, maar sommige vermoed dat dit eintlik noodsaaklik vir ons gesondheid kan wees. Baie diere is afhanklik van virusse. Plantluise het byvoorbeeld 'n virus nodig wat 'n gifstof maak wat keer dat wespies eiers in hul liggame lê. Wetenskaplikes het gevind dat die infeksie van muise met limfotrofiese virusse hulle beskerm teen die ontwikkeling van diabetes. Ander virusse val kankerselle aan.

Ons kan ook sulke voordelige virusse in ons eie liggame hê wat wag om ontdek te word. Hierdie virusse besmet dalk nie eers ons eie selle nie, maar kan eerder in die bakterieë wees wat ons koloniseer. Sommige spesies hou dalk die populasies van hul mikrobiese gashere in toom, soos roofdiere wat 'n trop uitdun. Sommige virusse smelt saam met bakterieë eerder as om hulle dood te maak, wat hul gashere van nuttige gene voorsien om mededingers te voed of te beveg. Al hierdie mikrobe-infekterende virusse kan ons uiteindelik help om gesond te bly.

Dit’s denkbaar dat 'n breë-spektrum antivirale hierdie komplekse, swak verstaan ​​biologiese oerwoud kan verwoes. Soos voordelige virusse verdwyn het, kan ons die prys betaal en siektes ontwikkel wat die virusse vroeër in die steek gelaat het. Selfs Lingappa gee toe dat virusdood moontlik te ver kan gaan. “Ek dink nie ons wil alle virusse doodmaak nie,” sê hy. “Jy weet net van 'n virus wanneer dit iets sleg doen. Ons’ve ontwikkel saam met hulle. Daar’s waarskynlik sommige virus daar buite doen iets goeds.”

Daar's 'n boek wat deesdae om die lessenaars by Prosetta dryf: Die Mould in Dr Florey’s Coat. Dit gaan oor die ontdekking van penisillien, maar die skrywer van die boek, Eric Lax, het dele van die storie opgeduik wat dikwels vergeet word. Veral min mense besef dat Fleming navorsing oor penisillien laat vaar het nie lank nadat hy dit ontdek het nie. Vir meer as 'n dekade, terwyl Fleming aan entstowwe en ander projekte gewerk het, het die potensiaal van die middel onontgin. Ontelbare lewens het gedurende daardie tyd weens bakteriële infeksies verlore gegaan. Fleming se werk was alles behalwe vergete tot 1938, toe die Oxford-patoloog Howard Florey op sy vraestelle afgekom het en besluit het om aan te gaan waar Fleming opgehou het.

Niemand wou eers Florey’ se werk finansier nie, so hy moes deurkrap totdat hy uiteindelik gereed was om sy eerste pasiënt in 1941 te behandel. Die pasiënt, wat deur 'n roosdoring geprik is en 'n infeksie ontwikkel het, het in elk geval gesterf. Dit het nog twee jaar geneem vir Florey om 'n houer te bou wat kragtig genoeg is om die farmaseutiese reus Eli Lilly te oorreed om penisillien op 'n industriële skaal te begin maak. Florey het saam met sy medewerker Ernst Chain die Nobelprys met Fleming gedeel. Maar die geskiedenis is geneig om die 15 jaar van gebrek aan aksie en stryd te vergeet wat die ikoniese ontdekking van penisillien van sy massaproduksie geskei het.

Lingappa wil hê almal by Prosetta moet hierdie boek lees. Hy beskou dit as 'n noodsaaklike opvoeding vir enigiemand wat dit sou waag om die penisillien van virusse te maak. “Almal onthou Fleming,” sê hy. “Fleming het probeer en misluk, en dit het Florey geneem om 'n dekade later te kom vra, wat het ook al gebeur met daardie goed waaraan Fleming gewerk het?”

As die ware geskiedenis van penisillien enige riglyn kan wees vir wetenskaplikes wat aan antivirale middels werk, leer dit hulle om jare lank te buk en gereed te maak om te werk - om voor te berei vir teleurstelling, terugslae en onduidelikheid op pad om 'n middel te vind wat nie net werk nie. in 'n skottel selle of 'n muis maar in 'n mens. Die wetenskaplikes wat vandag aan antivirale middels werk, is dalk nie diegene wat daardie middel vind nie. Maar as hulle dit doen, kan toekomstige geslagte eendag die storie van Vishwanath Lingappa se hondsdolheid of van Todd Rider se noodlottige storting vertel.


PRODUKSIE KREDIETE

Vervaardig deur
Bettina Lerner
Joseph McMaster

Verteller
Stacy Keach

Vertelling Geskryf deur
Joseph McMaster

Redakteurs
Simon Holland
Paul Van Dyck
Stephanie Munroe

Medeprodusent
Nathan Williams

Oorspronklike Musiek
Glenn Keiles
Ray Loring

Kinematografie
Tom Kaufman
Jeremy Pollard
Colin Case
Michael Pitts
David Rasmussen
Alasdair Walker
Kathleen Vriendin
John Howarth
Simon Wagen
David Suid
Erich Roland

Klankopname
Tiegh Thompson
Bob Briscoe
Richard Coles
Roger Fredericks
Greg Salmon
Brian Howell
Stuart Bruce
Michael Danks
Bill Morgan
Eric Koors
Robert Alcock

Bykomende regie
Cynthia Page

Produksie assistent
Andrea Kruis

Aanlyn redakteurs
Mark Steele
Jim Deering

Klankmengers
Bob Jackson
Richard Bock
John Jenkins

Grafika
Jon Adams
Alfred DeAngelo Ontwerp

Filmnavorsing
Pauline Stride

Eenheidsbestuurder
vir BBC Horizon
Shirley Escot

Uitvoerende vervaardiger
vir BBC Horizon
John Lynch

Argiefmateriaal
AP/Wide World Foto's
Indiana Universiteit
Ministerie van Landbou, Visserye en Voedsel
Reuters

Spesiale dankie
Judd Aiken
Byron Caughey
James Hope
Imperial Cancer Research Fund
Monsanto Maatskappy
Oxford Molekulêr

NOVA-reeks grafika
Nasionale Ministerie van Ontwerp

NOVA Tema
Mason Daring
Martin Brody

Geslote onderskrifte
Die Onderskrifsentrum

Produksie Sekretarisse
Queene Coyne
Linda Callahan

Publisiteit
Paul Marotta
Lisa Cerqueira

Eenheidbestuurders
Laurie Cahalane
Amy Trahant

Sakebestuurder
Janel Ranney

Paralegal
Nancy Marshall

Post-produksie assistent
Pamela B. Jacobson

Medeprodusent
Na produksie
Kimberly Schaffer

Postproduksie-redakteur
Rebecca Nieto

Post-produksie toesighouer
Mark Geffen

Senior vervaardiger
Koproduksies en verkrygings
Melanie Wallace


Module 1: Selkommunikasie

Dus, die volgende een is 'n klein variasie in RTK, dit is om te illustreer dat die RTK-wegligande is
uiteenlopend. Byvoorbeeld, stamsel faktor wanneer dit bind deur 'n reseptor tyrosine kinase in die
geval van melanosiete, is die reseptor die Kit, wat ons reeds vroeër as 'n voorbeeld gesien het.
Ons het ook MITF, 'n transkripsiefaktor, gesien.

So in die prent vind jy die kleure rooi en groen. So, hier in die melanosiete, sien jy 'n wit
skaduwee rondom die rooi. Dus, die rooi is MITF, en die groen is KIT. So wanneer hulle albei daar is,
hulle lyk witterig. En in die uitklopstel is dit afwesig. Dus, die migrerende melanosiete
druk hierdie proteïene uit wat benodig word vir die spesifikasie van die melanoblast, wat uiteindelik
word die pigment-produserende selle. So die afwesigheid van hierdie veroorsaak velkleur afwykings as
jy kan die voorslot van die ma en dogter in daardie MITF-mutant onthou.
(Verwys Skyfie Tyd: 02:43)

Dus, 'n klein variasie van dieselfde pad wat 'n soortgelyke reseptor het, maar dit word Janus genoem
kinase. Die verskil hier is die manier waarop die sein oorgedra word. Dus, die transducer is STAT, en dit
gaan in die kern in om transkripsie te aktiveer.
(Verwys Skyfie Tyd: 03:17)

So soos hier vind die seintransduksie plaas via 'n kaskade van proteïene wat 'n paar betrek
fosforileringsgebaseerde regulering, en dan kom 'n gefosforileerde proteïen in die kern. Dus, in
die RTK-pad, die transducer, as jy hierdie adapterproteïen of GNRP neem, is hulle nie die finale
effektors dit is nie diegene wat binne die kern gaan nie. Terwyl in die JAK-STAT-pad, die
transducer is die een wat direk in die kern kom en ander stroomaf-gene aktiveer.
En as gevolg daarvan word dit 'n seintransducer en aktiveerder van transkripsie (STAT) genoem. En die

STAT dimeriseer en gaan binne-in die kern en aktiveer stroomaf sein. So, hierdie soort
regulering werk in die kaseïengeen tydens melkproduksie, waar die prolaktien aan die bind
reseptor, wat lei tot STAT-aktivering.
(Verwys Skyfie Tyd: 04:26)

So hier is 'n voorbeeld van 'n mutant toestand waar die mutasie is in hierdie ekstrasellulêre domein van
die FGF. So in die eerste figuur word die hele ding die fibroblastgroeifaktorreseptor genoem
(FGF), ons het 'n soortgelyke soort in die RTK-pad gesien en nou sien ons STAT as 'n klein variasie in
dieselfde groep. Dus, wanneer u 'n mutasie soos hierdie het, bly hierdie kinase-domein
konstitutief aktief selfs wanneer die sein nie daar is nie. Dus, die reseptor is konstitutief
aktief, en as gevolg hiervan, hierdie chondrocytes in die tweede figuur voortydig onderskei sonder
maak genoeg van die beginmateriaal. As gevolg hiervan word die bene kort en lei tot 'n

toestand wat die thanatoforiese displasie genoem word. Dit beklemtoon dus die belangrikheid van die JAK-
STAT pad in ledemaat ontwikkeling, en dit is dodelik. So in hierdie toestand kan die longe nie

uitbrei, en asemhaling is onmoontlik, so hierdie baba sal nie oorleef nie.
(Verwys Skyfie Tyd: 05:42)

So, die volgende een is die Egel-pad. Dus, elke pad het unieke eienskappe in terme
van hoe die sein oorgedra word en watter soorte molekules betrokke is. So, daarom is dit nie
so moeilik om hulle te onthou. En daar is net vier paaie. Dus die uniekheid van Hedgehog
is dit 'n proteïen sein wat geklief word, en net die N-terminale gedeelte word uitgeskei en dit
N-terminale gedeelte is cholesterol gemodifiseer.

Ons het dus baie post-translasionele wysigings teëgekom, veral fosforilering,
metilering, asetilering. So, dit is 'n voorbeeld waar cholesterolverandering plaasvind. So, hierdie
cholesterol gemodifiseerde N-terminale gedeelte van die proteïen is die sein hier. Dus, die woord Krimpvarkie
is gebaseer op die Drosophila-fenotipe, waar dit aanvanklik gevind is. En in Muis, die ortoloog
word Sonic Hedgehog genoem.

So in die skyfie is dit 'n heel-berg embrio in-situ wat uitdrukkings van soniese reier wys
drie weefsels. Dit word dus uitgedruk in die senuweestelsel, ledemaatknoppies en die dermstreek, dus hierdie
pyle wys waar hulle uitgedruk word. So, dit is gewoonlik belangrik vir weefselgrens
vorming, die grense word hoofsaaklik gedefinieer met behulp van hierdie sein, en dit is nodig vir ledemaat
ontwikkeling en neurale differensiasie.
(Verwys Skyfie Tyd: 08:08)

So, ek sal jou iets interessants vertel, en dan sal ons terugkom na die pad. So as jy
kyk na hierdie prentjie, dit word 'n siklope genoem. So sommige plante wat in sekere dele van die wêreld groei
soos in Arizona of Kalifornië ens., produseer sekere molekules wat 'n alkaloïed genoem word, naamlik Jervine
of opamiene soos siklopamien. As die skape hierdie molekules eet, sal hul nageslag hê
ontwikkelingsdefekte.

So hierdie alkaloïede inhibeer cholesterol biosintese as gevolg, genoeg cholesterol word nie geproduseer nie
tydens die embrioniese ontwikkeling, en as gevolg daarvan het jy kraniofasiale ontwikkelingsprobleem.
Die drie dele van die brein vorm nie die skeiding nie en hulle vorm 'n paar struktuur as gevolg daarvan
slegs een oog ontwikkel en dit word siklope genoem. Dus, dit illustreer die ontwikkelingsbelangrikheid
van cholesterol.
(Verwys Skyfie Tyd: 09:39)

Hierdie paadjie werk weer soos die versnellerpedaal in die motor. So, gewoonlik, hierdie Cubitus
interruptus(Ci) wat via hierdie Cos2 aan mikrotubuli geheg is en saamgesmelt word. Nou PKA en Slimb
sal hierdie Ci kloof, en die gekloofde deel van Ci gaan in die kern in en dien as 'n onderdrukker.
Dit is wat gewoonlik gebeur.

Krimpvarkie bind aan hierdie transmembraanreseptor wat patched genoem word. Andersins, gelapte hou die
ander membraangebonde proteïen wat in 'n onderdrukte toestand glad gemaak is. So, hierdie is weer gebaseer
op die Drosophila embrioniese fenotipe. Dus, wanneer Hedgehog gelap bind, is die inhibisie
vrygestel, en as gevolg daarvan inhibeer die gladgemaakte hierdie twee proteïene, PKA en Slimb. So, ons
weet steeds nie die presiese molekulêre meganismes wat daarby betrokke is nie. Die eindresultaat is dus hierdie twee
proteïene word geïnhibeer en word glad gemaak deur hierdie twee proteïene Cos2 te fosforileer en saam te smelt
stel Ci uit die mikrotubuli vry. Nou word die Ci nie geklief nie, en dit verplaas na die kern,
en dan werf dit 'n proteïen genaamd CBP. Nou is dit nie meer 'n onderdrukker nie, dit word 'n
aktiveerder. So, dit is hoe die reierreaksiegene geaktiveer word, en dit is hoe hierdie pad
werk.

Hier is die uniekheid dat hierdie molekules spesifiek vir hierdie pad is en dan het jy dit
cholesterol verandering.
(Verwys Skyfie Tyd: 11:48)

Dus, die volgende een is Wnt-sein. So, Wnt, die woord kom van wingless, wat 'n fenotipe is
van 'n Drosophila-mutant, en die geïntegreerde is 'n gewerwelde ortoloog, so beide saam word dit genoem
Wnt. Die gewerwelde ortoloog is die eerste keer in Xenopus gevind. So, dit is glikoproteïene wat is
ryk aan sisteïen. So, hulle is belangrik vir die dorsale somiete om spiere te word. Dus, die ventrale
mens word kraakbeen deur die werking van Egel, en die dorsale word spiere
deur die optrede van Wnt. En dit word vereis vir die spesifikasie van die middelbrein. So, dit is ook
betrokke by ledemaatontwikkeling soos die ander soos JAK-STAT. Dan is dit betrokke by die
proliferasie van stamselle in sekere kontekste en meer dramaties vir die urogenitale stelsel. Dit
word ook vereis vir vroulike geslagsbepaling. So, laat ons kyk hoe dit werk. So, dit behoort
vir 'n familie van proteïene is daar verskeie Wnt-agtige molekules en, insgelyks, verskeie molekules vir
sy reseptor, krullerig. En watter een van die lede se aktiveer hang af van watter een is
uitgedruk in 'n gegewe weefsel. En as gevolg daarvan is daar 'n divergensie soos daar drie verskillende is
modusse van Wnt-sein.
(Verwys Skyfie Tyd: 13:39)

Ons sal sien dat twee skyfies later so voor dit, weer, soos die siklop, hier is 'n opwindende
eksperiment wat gedoen is. So, dit is weer 'n embrioniese nier, testis deel wat gekleur word met behulp van
in-situ hibridisasie vir die Wnt4 RNA. Die pers kleur in die eerste figuur wys die uitdrukking
patroon van Wnt4, so dit word sterk uitgedruk in die nier rudiment. In die tweede figuur is dit
die wild-tipe en Wnt4 mutant wat ouderdom-gepas is met dieselfde vergroting niere en
byniere is aan die bokant, die gonade is aan die onderkant. In die uitklophou, die bynier en
die gonade is ongeskonde maar die nier het te klein geword. So, die nier vorm nie so die
nefrone ontwikkel nie. Dus, Wnt-sein word hiervoor benodig.
(Verwys Skyfie Tyd: 14:35)

Dus, daar is drie verskillende maniere waarop Wnt werk, die eerste een word kanonies genoem, wat is
soos in die handboek, 'n klassieke voorbeeld. Dus, die eerste gedefinieerde pad word dus die genoem
kanonies, en die wat later ontdek word, word nie-kanonies genoem. Die eerste ontdekte pad
het hierdie volgorde waar die metaboliese ensiem glikogeen sintase kinase3(GSK3) gewoonlik is
geassosieer met die APC. So APC is 'n tumor onderdrukker wat betrokke is by kolorektale kanker.

So hierdie GSK3 en APC teiken beta-catenin vir afbraak, en as gevolg daarvan het jy nie beta-
katenien wat ingaan en die gene binne die kern aktiveer. Maar wanneer jy Wnt binding aan

die krullerige reseptor, 'n transmembraanreseptor en die transducer wat deurmekaar is, word geaktiveer en,
op sy beurt onderdruk die GSK3. Nou, beta-catenin gaan nie afgebreek word nie, en dit sal migreer
in die kern in en assosieer met hierdie faktor LEF/TCF en aktiveer transkripsie. So dit is hoe
dit werk.
So weer, normaalweg, is die pad negatief gereguleer. Dit is om slegs te verfyn wanneer die
sein is daar, die pad word geaktiveer, en die oomblik wat die sein af is, is die pad
afgeskakel.

Tweede is 'n klein variasie van (A) hier in die (B), die sein word omgeskakel deur die deurmekaar
proteïen vasgemaak aan die plasmamembraan via hierdie Prickle-proteïen. Dan gaan dit aktiveer
hierdie Rho GTPases. Net so word 'n ander proteïen geaktiveer genaamd Rac, wat ook 'n klein is
GTPases. Dus, wanneer dit geaktiveer word, gaan hulle die sitoskelet verander. So sonder die
geenuitdrukking verander, kan die sitoskelet verander word wanneer dit op hierdie manier getransduseer word.

In die derde weergawe aktiveer 'n onbekende transducer 'n fosfolipase-C (PLC), en dit op sy beurt
veroorsaak die kalsiumvrystelling vanaf ER. Dus transkripsie aktivering gebaseer op kalsium bemiddel
seintransduksie vind plaas. So, dit is drie verskillende weergawes waardeur Wnt sein
werk.
(Verwys Skyfie Tyd: 19:27)

Die volgende een is 'n supergesin met veelvuldige gesinne binne hierdie word TGF-beta genoem. Hier is die
ligand is die karboksie-terminale gebied wat die volwasse peptied bevat. Die peptied dimeriseer en is
uitgeskei. Dit is dus nodig vir ekstrasellulêre matriks, dan vertakking van epiteel om buise te vorm
van niere, longe, speekselkliere soos oral waar jy epiteel tot buis vorming moet hê. Dit
is nodig vir beenontwikkeling een van die familielede, die beenmorfogenetiese faktor
BMP, is oorspronklik ontdek vir hul vermoë om beenvorming te bevorder. Hierdie DPP is een van
die BMP lede in Drosophila benodig vir kiemlyn stamsel instandhouding sonder dat hulle
nie eerder as stamselle sou bly nie, gaan hulle meiose in. So, daar sal geen stamselle wees nie
sonder dat hulle nodig is vir seldeling, apoptose regulering in baie vertebrale kontekste
en selmigrasie ook. Hulle is betrokke by baie verskillende prosesse.
(Verwys Skyfie Tyd: 21:07)

So, hulle werk op hierdie manier hier, ons kyk na twee verskillende ligande. So, daar is tipe II
en tipe I twee reseptore wat hulle dimeriseer wanneer hulle aan die ligand bind. Tipe II word outomaties
gefosforileerde en dan tipe I gefosforileer. Nou is die gefosforileerde tipe I en tipe II
die aktiewe weergawe. So hierdie aktiewe vorm fosforileer die Smad-proteïene. Dus, as aktivien bind, word die
Smad2 en 3 word gefosforileer, en dit assosieer met Smad4, en daardie kompleks gaan in en
aktiveer transkripsie.

In plaas daarvan, as BMP bind, dan assosieer Smad1 en 5 met Smad4 en gaan aktiveer die
transkripsie. So dit is hoe TGF-beta werk. So, hulle is werklik kritieke molekules in byna almal
organisme ontwikkelings.
(Verwys Skyfie Tyd: 23:01)

Dit is dus die laaste een wat nie onder daardie vier hoofweë is nie. So dit is weer 'n kritieke
Dit word apoptose genoem. So, dit is 'n relatief eenvoudige pad, so jy weet dit reeds
in sellynnasporing, in C. elegans, kan jy die hele geslag naspeur vanaf P0, en in daardie
proses het mense ontdek dat 131 selle altyd sterf. En hierdie onveranderlike geslagsopsporing van daardie
131 is wat mense oortuig het dat daar 'n intrinsieke ontwikkelingsprogram moet wees wat maak
'n sel om te sterf. So, nou weet ons in baie organismes dat die verstektoestand vir alle selle is om te sterf, en
sommige faktore gee selle opdrag dat jy nie gaan sterf nie, en dit is hoe hulle leef. So, dit is hoe
dit werk byvoorbeeld hier, as CED-9 nie aan CED-4 vashou nie, dan sal CED-4 dimeriseer en
word aktief en assosieer met hierdie protease CED-3, wat die beul van seldood is.
So, CED-3 sal geklief word om 'n aktiewe protease te vorm, wat al die proteïene verder sal opkou
en DNA en maak daardie sel dood. Dit sal dus net gebeur as CED-9 nie CED-4 hou nie. Dus
gewoonlik, in 'n sel wat nie bestem is om te sterf nie, hou CED-9 vas aan CED-4 en enige tyd wat jy die
sein van EGL-1 (eierlegging gebrekkig), dit gaan meeding met CED-4 om CED-9 te bind
daarom word CED-4 vrygestel, en dit gaan voort om CED-3 te aktiveer. So, dit (onderste syfers) is hoe
dit lyk in C. elegans. Dit is maklik om apoptotiese selle te vind, so dit is baie vroeë larwes kiemlyn waar
jy het twee rye kiemselle, en dit is hoe die normale kerne sal lyk (wit pyl), en
wanneer hulle selfmoord gaan pleeg, word hulle so knoppievormig.
(Verwys Skyfie Tyd: 26:13)

So C. elegans, CED-3 homosigotiese mutante is lewensvatbaar daar is geen probleem met daardie paar ekstra
selle, maar in jou geval sou jy nie gebore word nie. Dit (A) is hoe 'n wilde-tipe muiskop sal lyk
soos hierdie (B) is 'n caspase-9 uitklophou. So in die afwesigheid van caspase-9 (B), sal baie neurone wees
geproduseer, en hulle sal daar bly. En ook, die syfer skeiding in hande sal nie gebeur nie, en
uiteindelik sal die embrio dood wees. So (C) is 'n deursnee van die brein area, en jy sien die
ventrikelruimte en die muur in die wilde-tipe, maar in die caspase-9 mutant is die muur verdik,
en jy sien nie eers daardie spasie nie. Dit is dus dodelik in gewerwelde diere.
(Verwys Skyfie Tyd: 26:57)

En dit is die pad in die twee verskillende kontekste en die ortoloë is soortgelyk gekleur.
Hierdie CED-4 en Apaf-1 is uitruilbaar, jy kan van CED-4 ontslae raak en die menslike Apaf-1 sit

in C. elegans, en dit sal die fenotipe in C. elegans red. Dit is dus bewaarde paaie
oor 'n paar 100 miljoen jaar. Soos EGL-1 ekwivalent is die Bik en Bax. Bcl-2 is die CED-9,
en Apaf-1 is die CED-4 en kaspase-9, en 3 is die CED-3 ekwivalent.

So (A) word gesien in C. elegans, en (B) word gesien in soogdierneurone, en mutasies in hierdie
pad kanker sal veroorsaak. Soos byvoorbeeld selle wat nie aan 'n oppervlak kleef waar hulle
normaalweg moet voldoen, word geaktiveer om selfmoord te pleeg deur apoptose, en as dit misluk, dan
selle sal nie eerder sterf nie, hulle sal metastatiese kanker word. So, baie kankersituasies kom voor
wanneer daar 'n mutasie is in gene betrokke by hierdie pad.
(Verwys Skyfie Tyd: 28:46)

Dit is dus die laaste seinpad. So, hierdie is bykomend tot daardie vier, net 'n paar van
hulle, een is apoptose, 'n eenvoudige pad, jy het CED-9, CED-4, CED-3, EGL-1,
dit is al wat jy moet onthou.

Die volgende een waarna ons gaan kyk is dus nie parakrien nie. Die vier hoofweë is dus parakrien.
So, sodra die ligand uitgeskei word en hulle bind aan die reseptor op selle op 'n afstand nie
baie ver weg soos die manier waarop endokriene stelsel werk. Maar die volgende een wat ons gaan sien is
genoem juxtacriene waar die ligand en reseptor membraangebonde is en dus die selle het
om fisies langs mekaar te wees.

So die drosophila name het meer gewild in die literatuur vasgesteek, so die reseptor is Notch, en
die ligand is Delta. So, amptelik word dit lin-12/Notch-sein genoem omdat lin-12 die eerste was
Kerf soos reseptor ontdek. So, het ons lin-12 teëgekom? Ja, ons het in vulva-ontwikkeling gedoen
en ons sal weer ons geheue verfris. So, wat doen lin-12 in vulva-ontwikkeling?
Wanneer die primêre lotsel die primêre lot op die twee aangrensende selle wil onderdruk, gee dit sein
deur die Notch-Delta-pad. Dit is nodig vir retinale ontwikkeling by vlieg. In die gewerwelde dier
senuweestelsel, om 'n sel te vertel, nie 'n neuron word in plaas daarvan, om 'n gliale sel te word, word gedoen deur die
Kerfsein.

So, hier lei die interaksie tot splitsing van die Kerf. So, gewoonlik is daar drie splytings. dit is
gemaak as 'n enkele polipeptied, maar op sy roete na die membraan via ER en Golgi, in Golgi kry dit
geklief en dit word twee polipeptiede maar nie-kovalent aan mekaar geheg dus, dit
is soos 'n heterodimeer. En dit is wat in die membraan ingebed is, wat S1-splyting is.

Dan gebeur die S2-splyting ekstrasellulêr slegs by Delta-interaksie en daardie splitsing
veroorsaak 'n intra-membraan-splyting deur 'n proteïen genaamd Presenilin of Sel-10 of Sel-12 in C.
elegans. Dus, daardie Presenilien-splyting stel die sitoplasmiese domein vry, en dit is die aktiewe
Notch, wat die transducer is wat binne gaan en met die CSL assosieer. So daardie assosiasie
met daardie transkripsie faktor aktiveer die stroomaf teikens. So, dit is hoe Notch-Delta
transduseer die sein. So, in wese hier is die opwindende ding van hierdie molekule die reseptor
ondergaan drie proteolitiese splitsings—een voordat dit na die membraan gaan, dan een ekstrasellulêre
splitsing, en laastens, intramembraan-klowing. Dan translokeer die aktiewe molekule in die
kern. So dit is hoe dit werk.
(Verwys Skyfie Tyd: 33:36)

Dus, die sein is maklik, maar ons het 'n komplekse model om te verduidelik hoe dit uiteindelik bydra
ontwikkeling. So, daar gaan ons terug na die vulva-ontwikkeling vir 'n kort tydjie. So, ons
reeds die RTK-pad ken, die ankersel deur die RTK-pad gaan P6.p maak
sel om primêre lot te word, en nou gaan P6.p die twee aangrensende selle voorkom, hierdie P5.p
en P7.p is gelyk in terme van hul posisionering. Hulle word dus ekwivalensiegroep genoem
nog 'n sleutelwoord wat jy moet onthou. Die ekwivalensiegroep is selle wat ekwivalent het
potensiaal in terme van ontwikkelingsmoontlikhede. So, dit is ekwivalente groepselle, en die
lin-12 sein tussen P6.p en P7.p en P6.p en P5.p beveel hulle om nie die
primêre lot as gevolg daarvan, verkry hulle die sekondêre lot. En die wat verder weg is, doen
kry nie enige van hierdie sein nie en daarom gaan hulle na die verstektoestand om hipodermis te word, wat
is te wyte aan die negatiewe sein deur lin-15. Dus, as gevolg daarvan word hulle onderhuid. So laat ons sien
die vorming van ankersel. So, daar weer, die ankersel en sy suster, hulle is albei gelykwaardig
groepe word hulle Z1.AAA en Z4.PPP genoem.
So AAA is die anterior anterior anterior agterkleindogter van Z1 net so is die PPP die
posterior posterior posterior, agterkleindogter van Z4 aan die posterior kant. So, daardie twee selle
is soos hierdie P7.p en P5.p, hulle is in identiese situasie.
(Verwys Skyfie Tyd: 35:50)

Hier sal een van hulle ventrale baarmoedervoorloperselle word wat die baarmoeder maak, en die ander
sal die ankersel word. So, óf een kan óf een van die twee lotgevalle verkry
word ankersel en ventrale baarmoedervoorloper. Dus die student en mentor wat dit uitgepluis het
het baie ablasies, mosaïekontleding gedoen. Hulle het uitgevind die ligand en reseptor word albei geproduseer
deur die beide die selle. En uiteindelik het hulle hierdie model saamgestel, dit wil sê heeltemal toevallig
as een van hulle uiteindelik meer ligand produseer, sê dit uiteindelik vir die ander een om meer te produseer
reseptore en produseer minder ligand.

So die aanvanklike verskil gebeur bloot toevallig, dan word daardie verskil versterk deur terugvoer.
So, hier sien jy in die spotprent, beide produseer die reseptor en ligand. As 'n mens meer van produseer
die reseptor en die ander een produseer meer van die ligand, dan is hierdie ligand-produserende sel
gaan vir die reseptorsel sê om nie ligande te produseer nie eerder reseptor te produseer en dit beland in
hierdie verskil.

Uiteindelik word een 'n ankersel, 'n ander word 'n ventrale uteriene voorloper. So, dit is die model
voorgestel om te verduidelik hoe lotsbepaling onder ekwivalensiegroepselle via die kerf-Delta-pad in 'n ander konteks kan werk. Dit is waarskynlik hoe een sel 'n ander neuron word
word gliaal as jy in 'n gewerwelde konteks dink.


Proteïen bind aan DNA en bly net daar, wat sal volgende gebeur? - Biologie

2) Hierdie vermoë om 'n bepaalde stof te "aanval" staan ​​bekend as immuniteit en spruit uit die aktiwiteite van 'n spesifieke stel gedifferensieerde selle, wat gesamentlik die immuunstelsel genoem word.

3) Wanneer die aangeval materiaal een is wat nie op sigself skadelik is nie, sodat die newe-effekte van die immuunaanval meer onaangenaam is as die direkte effekte van die materiaal self, dan verwys ons na die gevolge van die immuunaanval as 'n "allergie".
(Wanneer iemand beweer dat hy of sy "immuun teen gif klimop" is, wat bedoel hulle regtig?)

    Pernisieuse anemie - die ensiem wat vitamien B12 absorbeer, word aangeval
    Veelvuldige sklerose - die miëlienskede rondom senuwee-aksone word aangeval
    Rumatiekkoors -- die ekstrasellulêre matriks van hartkleppe word aangeval
    Lupus Erythematosis -- kollageen, DNA, ander sellulêre inhoud word aangeval
    Myasthenia Gravis -- asetielcholienreseptore op spierselle word aangeval
    Manlike steriliteit na pampoentjies -- sperm word aangeval en word eers by puberteit gevorm!

5) 'n Groot deel van immuniteit (die beste verstaanbare deel) is die sintese en afskeiding in die bloed en ander vloeistowwe van 'n klas spesiale proteïene wat "teenliggaampies" genoem word. Dit word ook immunoglobiene genoem, want hulle is deel van die fraksie van bloedproteïene wat globiene genoem word. Spesifiek, hulle vorm die subset hiervan wat die gamma-globuliene genoem word.

6) Elke teenliggaammolekule het 2 (of 10, in IgM) bindingsplekke (analoog aan die aktiewe plekke waardeur ensieme aan hul chemiese substrate bind) waardeur die teenliggaampolekules baie spesifiek en baie styf bind aan watter ander molekules ook al presies die reg het. vorm om by hierdie bindingsplek in te pas. Die molekule waaraan 'n teenliggaam bind, word sy "antigeen" genoem. Die oënskynlike etimologie van die woord antigeen impliseer dat die teenliggaam se sintese op een of ander manier gestimuleer word deur die antigeen waaraan sy aktiewe plekke bind, maar dit is nie altyd waar nie. Die nuwer woord "epitoop" verwys na die molekulêre plek waaraan 'n gegewe teenliggaam bind.

7) Die spesifisiteit van teenliggaampolekules vir hul ooreenstemmende antigeen epitoop kan baie groot wees.Soos die spesifisiteit van ensieme vir hul substrate, is die spesifisiteit van teenliggaambinding die gevolg van 'n presiese konformasiepassing tussen die twee vorms. Eksperimentele bioloë trek dikwels voordeel uit hierdie uiterste spesifisiteit om die posisies van sekere molekules binne selle te bepaal. Teenliggaampies "teen" die antigeen van belang word ontlok, geleen of gekoop, en fluoresserende chemikalieë word dan kovalent aan hierdie teenliggaampies gebind sodat hul ligging deur "immuno-fluoressensiemikroskopie" waargeneem kan word. Moderne swangerskapstoetse is ook afhanklik van die spesifisiteit van teenliggaampies wat aan sekere proteïenhormone bind, asook die "radio-immuuntoetse" waarvan die akkuraatheid die endokrinologie 'n rewolusie gemaak het.

8) Teenliggaampies word gesintetiseer deur 'n spesifieke soort witbloedsel wat 'n B-limfosiet genoem word (dikwels bloot B-selle genoem). Wanneer dit afskei, word dit ook "plasmaselle" genoem.

9) ('n sleutelfeit) Elke individuele B-limfosiet (en al sy dogterselle, wanneer dit verdeel) sal teenliggaampolekules afskei met presies dieselfde bindingspesifisiteit. Al die teenliggaampolekules wat hierdie sel en sy broers en susters sal sintetiseer en afskei, sal presies dieselfde gevormde bindingsplekke hê en sal aan dieselfde antigene of epitope bind. Hierdie beperking van B-selklone tot net een bindingspesifisiteit is miskien die mees deurslaggewende enkele feit oor die meganisme van ons immuunstelsel! Maak seker jy verstaan ​​dit!

10) B limfosieë (of eerder hul voorloperselle) reageer op blootstelling aan molekules van "hul" antigeen (die een waaraan hul teenliggaampies sal bind) deur verhoogde groei en verdeling, sowel as deur verhoogde afskeiding van teenliggaampolekules. Hierdie stimulasieproses kan 'n paar dae neem om genoeg teenliggaampies te produseer om patogene dood te maak. Trouens, hierdie stimulasie en reaksie is wat aangaan gedurende die paar dae wat dit neem om gesond te word van 'n aansteeklike siekte. Sodra stimulasie deur die antigene van sekere patogeen plaasgevind het, sal die hoeveelheid teenliggaampolekules en limfosiete wat hulle afskei hoog genoeg bly om herinfeksie deur daardie patogeen te voorkom - soms sal hierdie beskerming vir die res van jou lewe hou. Dit is hoekom jy sekere siektes net een keer kry: byvoorbeeld masels, pampoentjies, waterpokkies, polio.

11) "inenting" is gebaseer op die doelbewuste stimulering van die liggaam om meer teenliggaampies teen patogeniese virusse en bakterieë te produseer. Hierdie stimulasie word gewoonlik bereik deur 'n doelbewuste blootstelling van die liggaam aan antigene van hierdie patogene organismes, in die vorm van geïsoleerde antigene, doodgemaakte patogene, of selfs lewende maar verswakte vorms van die patogene.

12) Dit was in die antieke tyd bekend (die historikus Thucidides noem dit) dat mense ongevoelig word vir sekere siektes as gevolg van hulle een keer opgedoen het. In die 1700's is die idee om mense met ligte gevalle van pokke doelbewus te inent vanuit Turkye in Engeland ingebring deur Mary Montague. Later het Edward Jenner die volkspraktyk (wat toe deur byna alle dokters as 'n bygeloof gesê is!) beywer om mense doelbewus met die (ligte) siekte "koepokkies" te besmet om immuniteit teen die (veel ernstiger) te veroorsaak. verwante siekte, pokke. (Let op hoe die woord inenting afkomstig is van die romanse taalwortel vir "koei", soos in Spaans "vaca" dus, inenting = "koeiifikasie").

13) Onder die vele prestasies van die groot Franse wetenskaplike Louis Pasteur (later 1800's) was die ontwikkeling van prosedures om patogene organismes te isoleer en doelbewus te verswak sodat hulle dan vir inenting gebruik kan word. Andersins sal hierdie benadering beperk word tot net daardie siektes waar daar reeds 'n verwante, maar swakker, vorm van die siekte was. In wese was hy op soek na metodes om "jou eie koepokke te maak" vir enige gegewe siekte.

14) Die meganistiese verklaring vir immuniteit waarin Pasteur geglo het, en wat dus sy navorsing gemotiveer en gelei het, was heeltemal verkeerd! Hy het geglo dat die liggaam verskeie spoorelemente bevat wat nodig is vir die groei en oorlewing van elke spesifieke patogene organisme, en dat hierdie spoorelemente deur hierdie organismes opgebruik is wanneer jy daardie spesifieke siekte het. Hy het geglo dat jy dus onvatbaar word vir die siekte want jou liggaam kort dan genoeg van die spoorelemente vir die kieme om te lewe. (Let op hoe verkeerde teorieë soms korrekte voorspellings kan maak en tot mediese deurbrake kan lei!)

15) Daar is later gevind dat inspuiting met doodgemaakte kieme, en selfs net met proteïene wat daaruit geïsoleer is, (soms) immuniteit kan produseer. 'n Voorbeeld van laasgenoemde is die gebruik van entstowwe gemaak van formaldehied-behandelde proteïentoksiene van tetanus- en difteriebakterieë ("toksoïede"). Let daarop dat die "spoorelement-uitputting" tipe hipotese sal voorspel dat slegs lewende kieme immuniteit sal kan produseer. Hul ontwikkeling het omstreeks 1900 begin.

16) Daar is ook gevind dat geïsoleerde serum van 'n reeds ingeënte persoon of dier 'n mate van immuniteit kan produseer wanneer dit ingespuit word (dit word "passiewe immuniteit" genoem in teenstelling met die "aktiewe immuniteit" wat voortspruit uit die maak van jou eie teenliggaampolekules).

17) Kort daarna (eerste dekades van die 1900's) is besef dat die rede waarom bloedoortappings (wat vir baie jare beproef is) dikwels so katastrofies misluk het, was dat die liggaam die oorgetapte bloed "aanval" asof dit kieme is. Een van die vernaamste wetenskaplikes wat by hierdie ontdekkings betrokke was, was Karl Landsteiner (wat Oostenryk was, maar ná die Eerste Wêreldoorlog na Amerika gekom het).

18) Omdat immuniteit teen bloed (van ander tipes as jou eie) blykbaar nie vorige blootstelling vereis het nie (vorige oortappings om jou te "ent"), is daar lank geglo dat daar "natuurlike teenliggaampies" is wat mens in groot hoeveelhede sintetiseer selfs sonder enige voor blootstelling aan hul antigeen. Die ware verduideliking het geblyk te wees dat daar sekere alomteenwoordige spesies bakterieë is wat oppervlakantigene het wat baie soortgelyk is aan die menslike bloedgroepantigene, dit is vooraf blootstelling aan hierdie bakterieë wat jou sensitief gemaak het vir die bloedgroepantigene.

19) Tot lank na die eeuwisseling is aanvaar dat die vermoë om teenliggaampies teen elke spesifieke antigeen te sintetiseer 'n oorgeërfde vermoë moet wees wat ons voorouers deur natuurlike seleksie op die gewone manier ontwikkel het, dws diegene wat nie die vermoë gehad het om te maak nie. teenliggaampies teen siekte X sal geneig wees om aan daardie siekte te sterf, terwyl diegene wat die gene het om daardie teenliggaampies te maak, geneig is om te oorleef, dus sal die gene vir die maak van elke teenliggaam in frekwensie in die bevolking toeneem. Dit is 'n vorm van "seleksie-meganisme" vir teenliggaamspesifisiteit. Hierdie redelike aanname is implisiet die basis vir H.G. Wells se einde van sy roman "The War of the Worlds". Terloops, Wells self wou regtig 'n navorsingsbioloog wees, eerder as 'n romanskrywer, en het wel 'n PhD verwerf. in biologie. Dieselfde verduideliking word dikwels gegee vir die groter vatbaarheid van Amerikaanse Indiane vir Europese siektes. Het jy eenkeer aangeneem dit is waar?

20) 'n Heeltemal ander soort selektistiese meganisme is voorgestel deur die groot immunoloog Paul Ehrlich, dit was die sykettingteorie wat voorgestel het dat selle van die immuunstelsel met baie duisende spesiale molekules ("sykettings") op hul oppervlaktes kan begin, elkeen met 'n ander vorm, en dus in staat om met 'n ander antigeen te kombineer wanneer 'n antigeen langskom wat aan een van hierdie sykettings gebind het, dan sal hierdie binding die sel op een of ander manier stimuleer om baie meer van daardie spesifieke soort syketting te maak, en om op te hou om die ander soorte te maak, was die idee dat die teenliggaampolekules vrygestel is kopieë van daardie soort sykettings wat die selle gestimuleer is om te maak as gevolg van hierdie sykettings se vermoë om aan die antigeen te bind. Hierdie idee het Jerne en Burnet se latere klonale seleksiehipotese voorafgeskadu, en beide die ooreenkomste en die verskille tussen die verskillende teorieë is die moeite werd om noukeurig na te dink.

21) Teen die tyd van die Eerste Wêreldoorlog het Landsteiner egter ontdek dat die liggaam ook teenliggaampies teen baie kunsmatige sintetiese chemikalieë kan maak. Omdat daar geen kans was dat ons voorouers aan hierdie chemikalieë blootgestel kon gewees het nie (veel minder dat hul voortbestaan ​​en voortplanting daarvan kon afhang om immuun teen sulke chemikalieë te word!), het hierdie waarnemings dus gelyk of dit (verkeerdelik!) bewys dat die teenliggaampolekules op een of ander manier moet "instruksies" vir ons selle oor watter vorm die teenliggaambindingsplekke moet hê (gelykstaande aan die maak van 'n handskoen om 'n spesifieke hand te pas, eerder as om een ​​in voorraad te vind wat pas). As jy na die skoenwinkel gaan en 'n paar skoene kies wat net die regte bouvorm vir jou voete pas, dan is dit 'n selektiewe meganisme. Maar as die mense in die winkel jou voete moet meet en dan 'n skoen moet vervaardig om dit te pas, dan is dit 'n instruksionele meganisme.

22) "Instruksionele" meganismes": Verskeie soorte hipoteses is ontwikkel om te verduidelik hoe dieselfde aminosuurvolgorde in baie verskillende alternatiewe konformasies gevorm kan word. Een so 'n instruksionele teorie was dat die teenliggaampolekules, tydens hul sintese, op een of ander manier omvou kon word 'n monster antigeen molekule, sodat hulle gevorm sou word na sy vorm. Linus Pauling het so 'n teorie voorgestel, en eksperimente gepubliseer wat dit ondersteun. Een weergawe het die relatief groot aantal disulfiedbindings in teenliggaammolekules behels: die idee was dat die ongeveer 10 sisteïen groepe kan in baie verskillende alternatiewe permutasies bind, en sodoende baie verskillende antigeenbindingsplekke produseer. (Kan jy die aantal verskillende moontlike vorms bereken?)

23) Heelwat later, gedurende die 1960's, is dit bewys dat as jy 'n teenliggaammolekule denatureer (die aminosuurketting ontvou, en al die disulfiedbindings breek) en dan die molekule spontaan laat terugvou in watter patroon dit ook al "wil" dan die bindingsplek van die resulterende teenliggaammolekule sal presies dieselfde bindingspesifisiteit (antigeenspesifisiteit) hê as wat dit gehad het voordat dit gedenatureer is. Dit wys dat die spesifisiteite van teenliggaampolekules deur hul aminosuurvolgorde bepaal word, omgekeerd, teenliggaampies met verskillende spesifisiteite het verskillende aminosuurvolgordes.

24) Tot in die latere 1950's het alle verstandige, kerkgaande immunoloë nog vol vertroue geglo in een of ander onderrigteorieë van teenliggaamspesifisiteit (die antigeen moet op een of ander manier vir die liggaam "vertel" watter vorm om die bindingsplekke op die teenliggaammolekule te maak). 'n Dwaassinnige jong man genaamd Niels Jerne het 'n heel ander soort verklarende hipotese voorgestel waarin seleksie die plek van onderrig inneem. Jerne het sy revolusionêre hipotese die "natuurlike seleksie-teorie van immuniteit" genoem, maar dit is vinnig vervang deur 'n wysiging van hierdie teorie wat deur Burnet uitgevind is en die "klonale seleksiehipotese" genoem word. (Let wel, Jerne was in dieselfde Deense laboratorium as Watson!)

25) Die basiese idees van die klonale seleksiehipotese is die volgende: A) Tydens embrioniese ontwikkeling genereer elke individuele dier (een of ander manier!!) baie verskillende klone limfosiete wat elkeen teenliggaampies teen 'n ander antigeen kan maak.
B) Elke limfosiet sal teenliggaampies teen slegs een spesifieke antigeen maak, en wanneer hierdie limfosiet verdeel sal die dogterselle voortgaan om dieselfde spesifisiteit te hê, wat slegs teenliggaampies teen sy een, ewekansig-gekose antigeen maak.
C) Tydens ontwikkeling sal blootstelling van limfosiete aan "hul" antigeen (die een waaraan hul teenliggaampies sal bind) die dood of inaktivering van hierdie klone van limfosiete ("verbode klone") veroorsaak. Dit is hoe die meganisme selfverdraagsaamheid verklaar.
D) Later tydens die lewe reageer limfosiete op die teenoorgestelde manier op "hul" antigene, deur gestimuleer te word om te groei, te verdeel en teenliggaampies af te skei en sodoende immuniteit te produseer.
E) Die meerderheid limfosietklone sal nooit aan "hul" antigene (waaraan hul teenliggaampies sal bind) blootgestel word nie sodat hierdie klone in 'n onaktiewe vorm oorleef.

Terloops, Jerne se oorspronklike weergawe van die teorie is steeds so beïnvloed deur instruksionistiese denke dat dit die generering en seleksie van klone van chemiese sjablone (eerder as klone van selle wat teenliggaampies sintetiseer) gepostuleer het waarom die teenliggaammolekules kwansuis in vorm gevorm is! Dit is hoekom ons onregverdig sou wees om te dink dat Burnet Jerne se idee "gesteel" het (maar let op dat die Swede die Nobelprys hiervoor aan Burnet gegee het, nie Jerne nie, hoewel hy dit baie later gekry het vir ander teorieë, insluitend sy " netwerkteorie"). Soos Gore Vidal gesê het: "Moet nooit die Skandinawiese sin vir humor onderskat nie".

26) Die klonale seleksie-hipotese is eksperimenteel getoets deur antigene in embrio's in te spuit en te wys dat die dier dan verdraagsaam geword het vir daardie antigene. Dit was hiervoor dat Peter Medawar die Nobelprys met Burnet gedeel het.

27) Die meganisme wat al hierdie miljoenvoudige diversiteit op die gene vir die veranderlike volgordestreke genereer, is (ietwat oneerbiedig) die "Generator Of Diversity" (d.w.s. G.O.D.!) genoem. Daar is met vertroue voorspel dat die ontdekker van sy meganisme die Nobelprys sou wen, en een van die ontdekkers het dit wel in 1987 (Tonegawa) gewen. Die hipotetiese meganismes wat voorgestel is, was verdeel in twee hoofkategorieë "kiemlyn" en "somatiese lyn"-teorieë, maar die ware antwoord het geblyk 'n vreemde mengsel van beide te wees.

28) Dit was baie moeilik om die aminosuurvolgordes van teenliggaammolekules te bepaal omdat soveel verskillende teenliggaampolekules gammaglobuliene van 'n gewone individu uitmaak. Dit was soos om die aminosuurvolgorde van 'n hele versameling verskillende ensieme te probeer bepaal, almal saam gemeng (aangesien verskillende teenliggaampies verskillende aminosuurvolgordes het.)
Hierdie probleem is omseil deur "Bence-Jones-proteïene" in plaas van normale teenliggaampies te gebruik. Bence-Jones-proteïene word in hoë konsentrasies in die bloed en urine van pasiënte wat aan 'n sekere soort kanker ly genaamd "veelvuldige myeloom" gevind, dit is 'n kanker van die B-limfosiete en die Bence-Jones-proteïene blyk fragmente van teenliggaampolekules te wees . Die voordeel is dat vir enige pasiënt met hierdie siekte al die Bence-Jones-proteïene presies dieselfde aminosuurvolgorde het. Dit is omdat al die biljoene kankeragtige B-selle in enige gegewe pasiënt almal afstam van net een oorspronklike B-sel wat kankeragtig getransformeer is, en al hierdie kankeragtige B-selle skei teenliggaampolekules af met dieselfde aminosuurvolgorde as hierdie oorspronklike getransformeerde sel (al is dit dikwels 'n gebrekkige vorm van hierdie oorspronklike volgorde). In 'n sekere sin is Bence-Jones-proteïene die oorspronklike monoklonale teenliggaampies. Hierdie Bence-Jones-proteïene is omstreeks 1850 ontdek, maar dit is eers veel later, in die 1960's, verstaan ​​wat dit was. Dit blyk ook moontlik te wees om hierdie vorm van kanker by sekere muisstamme ("Balb-C") te veroorsaak deur minerale olie in hul seëlomiese holtes te spuit. (!*&?)

29) Hierdie en ander bepalings van aminosuurvolgordes het getoon dat teenliggaammolekules sommige streke bevat waarin die volgorde heelwat verskil tussen een teenliggaammolekule en 'n ander, dit word veranderlike volgordestreke genoem. Maar die meeste van die molekule bestaan ​​uit konstante volgorde streke waarin die aminosuurvolgorde dieselfde is van een teenliggaam na 'n ander (of van een Bence-Jones proteïen na 'n ander). Dit word konstante volgorde streke genoem. Soos ons later sal sien, maak die veranderlike volgordestreke die bindingsplek uit, terwyl die konstante volgorde-gebied die res van die molekule vorm.

30) Dit blyk ook dat daar verskeie verskillende soorte teenliggaampolekules is (genoem immunoglobien G, immunoglobien M ens. afgekort as IgG, IgM, IgA, IgD en IgE). Elkeen van hierdie het ietwat verskillende konstante volgorde streke. Trouens, elkeen van hulle bestaan ​​uit 'n kombinasie van verskillende proteïenmolekules: elke IgG-molekule bestaan ​​byvoorbeeld uit twee "swaar kettings" (elk ongeveer 50 000 molekulêre gewig) en twee "ligte kettings" (elk ongeveer 25 000 molekulêre gewig) . Elke swaar ketting het 'n konstante volgorde gebied van ongeveer 300 aminosure en 'n veranderlike volgorde gebied van ongeveer 100 aminosure. Elke ligte ketting het 'n konstante volgorde gebied van ongeveer 100 aminosure en 'n veranderlike volgorde gebied van ongeveer 100 aminosure. Die 4 kettings is saamgebind deur disulfiedbindings.
Soos jy dalk geraai het, word die bindingsplek van die IgG-molekule gevorm deur die kombinasie van die veranderlike volgordestreke van een swaar ketting en een ligte ketting. Elke IgG-molekule het twee sulke bindingsplekke en hulle het albei dieselfde spesifisiteit (bind aan dieselfde epitoop).

31) Die IgM-tipe teenliggaammolekule is selfs meer kompleks, met 10 ligte kettings en 10 swaar kettings, met 'n totale molekulêre gewig van ongeveer 900,000. Die struktuur is analoog aan 5 IgG-molekules wat saam gekombineer is en hulle het 10 antigeenbindingsplekke in plaas van 2. Wanneer jy eers aan 'n antigeen blootgestel word, sintetiseer jy eers meestal IgM, en dan later sintetiseer jy meestal IgG.
Die ander klasse immunoglobiene (IgA, IgD en IgE) het elk 2 bindingsplekke.

32) Potensiële antigene sal (gewoonlik!) nie die immuunstelsel stimuleer om teenliggaampies te sintetiseer nie, tensy die oorspronklike antigene dele van relatief groot molekules is (molekulêre gewigte van ongeveer 20 000 of meer). Sodra die teenliggaampolekules gemaak is, sal hulle egter perfek bind aan antigene met lae molekulêre gewigte (molekulêre gewigte so laag as 100). 'n Interessante voorbeeld is die allergie wat mense soms ontwikkel vir die antibiotika penisillien, alhoewel dit 'n relatief klein molekule is, hang die oorspronklike sensitiwiteit vir hierdie verbinding af van die feit dat penisillien geneig is om kovalent aan proteïene te bind wanneer dit aan 'n proteïen geheg is, die effektiewe molekulêre daarvan. gewig is dan groot genoeg om die nodige stimulasie van die immuunstelsel te produseer, alhoewel die teenliggaampolekules wat uiteindelik uit hierdie stimulasie voortspruit ook aan individuele penisillienmolekules sal bind.
Dus, om 'n dier teen 'n klein molekule te immuniseer, moet jy gewoonlik die klein molekule kombineer met een of ander voldoende groot molekule. Daarbenewens word gevind dat daar sekere olierige materiale (genoem "byvoegmiddels") is wat die effek het om die sensitiwiteit van die immuunstelsel vir ingespuite antigene te verhoog, wanneer dit gemeng met die byvoegmiddel ingespuit word.

33) Wanneer die immuunstelsel misluk (of weier!) om teenliggaampies teen 'n sekere antigeen te maak, word dit "verdraagsaamheid" (of "immuunverdraagsaamheid") genoem. Ons daaglikse oorlewing hang af van hierdie weiering van ons immuunstelsels om die baie duisende potensiële antigene aan te val wat normale dele van ons liggame is. Mislukking van hierdie selfverdraagsaamheid in die geval van selfs net een of 'n paar van ons normale samestellende molekules lei tot outo-immuun siektes, waarvan sommige hierbo gelys is: baie is dodelik.
Een gevolg van selfverdraagsaamheid is dat dit moeilik of onmoontlik kan wees om diere te stimuleer om teenliggaampies teen proteïene te maak wat toevallig evolusionêr konserwatief is, soos aktien. Die meganisme van selfverdraagsaamheid bly een van die mins verstaanbare aspekte van immuniteit.’n Neiging om verdraagsaamheid as vanselfsprekend te aanvaar het lank reeds die studie van immuniteit gekenmerk.

    Vraag vir klasbespreking: Hoe kan jy probeer om selfverdraagsaamheid te verduidelik in terme van óf die oorspronklike evolusionêre seleksie-tipe verduideliking vir immuniteit (#19 hierbo), of in terme van die latere instruksionele tipe verduideliking (#22 hierbo).

34) Monoklonale teenliggaampies word gemaak deur klone van limfosiete wat teenliggaampies sintetiseer in kultuur te laat groei. Aangesien die teenliggaampies wat deur elke limfosiet gemaak word en sy mitotiese nageslag almal presies dieselfde aminosuurvolgorde in hul veranderlike volgordestreke het, het hulle almal presies dieselfde spesifisiteit. So jy kan baie en baie teenliggaampolekules kry wat almal presies dieselfde spesifisiteit het (presies dieselfde gevormde bindingsplekke). Die noodsaaklike truuk was om kankeragtige limfosiete (onsterflik, vinniggroeiend) met normale limfosiete (stadiggroeiende, maar teenliggaamsintetisering) te versmelt, 'n mens selekteer dan nageslagselle wat beide vinnig groei en teenliggaampolekules afskei. Heel onlangs het mense teenliggaamgene geïsoleer en dit in bakterieë omskep.

35) Die verskille tussen B-limfosiete en T-limfosiete: Daar is ontdek dat die effektorselle van die immuunstelsel in twee afsonderlike kategorieë val. Die selle wat eintlik die teenliggaampies afskei, is B-limfosiete (of "B-selle"), verantwoordelik vir "humorale immuniteit". Die "T-selle", aan die ander kant, skei nie teenliggaampies af nie, maar sommige van hulle produseer ekwivalent spesifieke bindende proteïene op hul oppervlakmembrane ("genoem T-selreseptore") wat die analoog doel dien om selle wat antigene op hulle het, selektief dood te maak. oppervlaktes waaraan hierdie reektors sal bind. Hierdie doodmaakproses het 'n mate van spesifisiteit wat ongeveer gelykstaande is aan dié van teenliggaambinding en is die sentrale deel van "sellulêre immuniteit".
Daarbenewens is daar ander subklasse van T-selle wie se funksies is om die aktiwiteite van die B-selle te beheer - soms deur te help met hul sensitisering vir antigene, soms deur hulle te stimuleer en soms deur hulle te inhibeer. T-selle kan sonder B-selle funksioneer, maar die B-seldeel van die immuunstelsel raak nie-funksioneel as dit van T-selle ontneem word. Dit is om hierdie rede dat mense wat sonder die B-sel-deel van die immuunstelsel gebore is, baie beter kan oorleef as diegene wat sonder die T-sel-deel gebore is en dit is ook hoekom die siekte VIGS, wat selektief 'n sub-klas T-sel doodmaak wat nodig is vir die aktivering van moordenaar T-selle sowel as B-selle, lei tot die verlies van beide humorale en sellulêre immuniteit (en was die eerste bewys van helper T-selle).
Oor die algemeen kan 'n mens sê dat weerstand teen bakteriële infeksie hoofsaaklik die gevolg is van B-sel (humorale) immuniteit, terwyl weerstand teen virusse, swamme, protosoë en kanker hoofsaaklik die taak van die T-sel (sellulêre) immuniteit is. Die T-selstelsel is veronderstel om eerste te ontwikkel het.

36) Entverwerping is glo grootliks te wyte aan die aktiwiteite van T-selle wat die entweefsel aanval, in teenstelling met die gevolg van die effekte van teenliggaampies. Net so is die onaangename effekte van gif klimop (vermoedelik) te wyte aan T-selle: op een of ander manier verander die plant se gifstof ("urushiol") blootgestelde velselle op so 'n manier dat T-selle hulle as uitheems beskou en daarom die velselle as "verwerp". hulle sou 'n graft. Meer moet bekend wees oor hierdie interessante verskynsel, en sulke kennis kan baie nuttig wees, nie net vir die behandeling van gifklimopvergiftiging self nie, maar moontlik ook vir die doelbewuste gebruik van hierdie en vergelykbare gifstowwe om die verwerping van kankerselle te veroorsaak.

37) Daar is 'n teorie van "Immune Surveillance" waarvolgens kankers eintlik baie meer gereeld voorkom as wat ons besef, maar dat byna almal van hulle deur die immuunstelsel doodgemaak word voordat hulle enige skade kan aanrig. Hierdie teorie is oorspronklik voorgestel deur niemand anders nie as die bekende mediese essayis Lewis Thomas en was baie gewild vir etlike jare voordat dit ietwat pas geword het. Die mees relevante ondersteunende bewyse is die veel hoër frekwensie van kankers wat waargeneem word by mense wie se immuunstelsel op een of ander manier onderdruk word (byvoorbeeld deur middels teen verwerping na orgaanoorplantings, sowel as by VIGS-slagoffers). Alhoewel dit presies is wat die teorie voorspel, is 'n alternatiewe verduideliking dat die immuunstelsel ons beskerm teen kankerveroorsakende virusse en (dalk) chemikalieë, eerder as van reeds getransformeerde selle.

    Tweede stel vrae vir klasbespreking: Hoe om die immuunstelsel te gebruik om kankerselle te verwerp, al is hulle deel van die liggaam self. Eintlik is dit nie ongewoon dat 'n persoon se immuunstelsel kankerselle aanval nie. Dit is dalk die oorsaak van baie duisende "spontane" genesings van wat ongeneeslike kankers gelyk het? Baie navorsing het en word gefokus op die moontlikheid om immuunaanvalle spesifiek op kankerselle te stimuleer, sonder om normale selle aan te val.
    a) Maar as die kankerselle deel van jou liggaam is, hoekom moet jou liggaam hulle nie verdraagsaam wees nie?
    b) En as kankerselle dikwels deur T-selle en teenliggaampies aangeval word, wat impliseer dit van kankersel-antigene?
    c) Hoe kan die immuunstelsel meer geneig gemaak word om "self" kankerselle aan te val?
    d) Hoe kan jy probeer om die sensitiwiteit van kankerselle vir immuunaanvalle te verhoog?
    e) Gestel daar was vorme van onbeheerde selgroei waarin die immuunstelsel altyd die abnormale selle suksesvol aangeval en vernietig het: sou so 'n siekte as 'n vorm van kanker geklassifiseer word?

39) Daar word geglo dat differensiasie van B-selle afhang van verbygaande verblyf in een of ander klierorgaan (wat dus die induktiewe rypwordingsfunksie dien wat gelykstaande is aan dié wat deur die timus vir die T-selle bedien word). In die geval van voëls is dit eksperimenteel bewys (hoewel onopsetlik) dat hierdie funksie gedien word deur 'n divertikulum van hul agteringewande wat die "Bursa van Fabricius" genoem word. As hierdie orgaan verhinder word om te ontwikkel, kan die resulterende voël nie teenliggaampies maak nie omdat dit geen B-selle het nie. Trouens, die term "B"-selle is afgelei van b in "bursa". Vreemd genoeg is hierdie orgaan egter eie aan voëls en word dit nie in soogdiere aangetref nie, so vermoedelik dien een of ander ander orgaan dieselfde funksie in soogdiere, moontlik kan dit die blindederm wees, of die "Peyer's Patches", of die beenmurg self, maar nee mens weet. Daar is 'n wydverspreide hoop dat die naam van die verantwoordelike orrel toevallig met die letter B sal begin!
Diere wat nie B-selle het nie, kan natuurlik nie teenliggaampies maak nie. Dit verswak, maar skakel nie hul immuunweerstand teen siektes uit nie. Hul T-selle kan steeds baie patogene beveg, sowel as oorplantings verwerp, selfs sonder die hulp van B-selle. Daarteenoor het diere wat nie die T-seldeel van die immuunstelsel het nie min of geen immuunvermoë, selfs om teenliggaampies te maak. Dit was eens 'n legkaart, maar die verduideliking blyk te wees dat die stimulasie van die B-selle om teenliggaampies te maak afhang van die B-selle se interaksies met sekere soorte ("helper") T-selle. Dit is natuurlik ook wat geglo word die basis van immuungebrek in VIGS te wees.

40) Die meganisme van die "Generator of Diversity": (G. O. D. soos dit genoem is)

Die volgende is 'n lys van sommige van die alternatiewe hipotetiese meganismes wat ernstig oorweeg is as moontlike verklarings vir hoe jy die gene kry wat vir 'n miljoen-plus verskillende veranderlike volgorde streke kodeer (onthou jy watter een(s) korrek geblyk het? ):

A) Daar kan eenvoudig 'n miljoen verskillende teenliggaampige gene wees (dws in die eiers en sperm), elke individuele geen identies in die deel wat vir die konstante volgorde-streek kodeer, maar elkeen verskillend (en uniek) in die deel wat vir die veranderlike volgorde-streek kodeer .

B) Die genoom kan 'n miljoen verskillende gene bevat vir net die veranderlike volgorde streke, met een van hierdie wat lukraak gekies word (in elke limfosiet kloon) en op een of ander manier gesplits op die geen vir een van die verskillende klasse van konstante volgorde streke.

C) Daar kan 'n baie, baie hoë tempo van somatiese mutasie wees in die deel van die teenliggaamgeen wat kodeer vir die veranderlike volgordestreek.

D) Daar is dalk nie eintlik geen vir die veranderlike volgorde-streek nie, ten minste nie in die kiemlynselle of in seltipes anders as limfosiete nie. In plaas daarvan, as deel van die differensiasie, kan daar 'n meganisme wees vir ewekansige toevoeging van nukleotiede. Die netto resultaat sal gelykstaande wees aan die hoë tempo van somatiese mutasie.

E) Daar mag dalk net twee verskillende gene wees vir die veranderlike volgorde-gebied tydens die differensiasie van limfosiete, 'n proses van genetiese oorkruising (gelykstaande aan wat bekend is om in meiose te voorkom) kan tussen hierdie twee oorspronklike veranderlike volgorde-streke van DNS voorkom, selfs alhoewel hierdie streke baie verskil het in basisvolgorde. Sulke oorkruising tussen gene van baie verskillende basisvolgordes sal dus baie, baie nuwe reekse genereer (hoewel jy met sekere voorspelbare patrone van óf/of reëlmaat dalk wil dink oor watter soort reëlmaat dit moes gewees het!)

F) Verskillende klone van limposiete kan verskillende populasies van spesiale t-RNA's hê met spesifisiteite anders as dié van die gewone genetiese kode.

G) Daar kan sekere soorte spesiale basisveranderende ensieme wees wat op die veranderlike volgordestreke van die m-RNA's wat vir teenliggaampolekules kodeer, sal inwerk (met elke limposietkloon wat 'n spesiale stel sulke ensieme het).

H) Die veranderlike volgordegebied van elke verskillende teenliggaamgeen kan saamgespliseer word uit 2 of 3 ewekansig geselekteerde fragmente uit reekse van 4 - 100 (of so) alternatiewe fragmentreekse (miskien iets in die lyn van "een uit kolom A, een uit kolom B, wil jy 'n aartappel of rys hê. en watter soort slaaisous op jou slaai: Frans, duisend eiland. ).

Sien jy hoekom sommige tipes teorieë (soos A en B) soms "kiemlynteorieë" genoem is, om dit te kontrasteer met ander tipes teorieë (soos C en D) wat "somatiese lynteorieë" genoem is?

    Derde stel vrae vir klasbespreking: Maak asof jy nie reeds weet watter een van die 9 teorieë hierbo waar geblyk het te wees nie (of dalk hoef jy nie voor te gee nie?), en bespreek hoe elk van die volgende stelle van feite kan gebruik word om vir of teen hierdie 9 alternatiewe te argumenteer.

(alfa) Mutasies is gevind wat ooreenstem met aminosuursubstitusies in die konstante volgorde streke van die teenliggaammolekules, en dit is geneties gekarteer op 'n eenvoudige Mendeliese manier, asof dit op 'n enkele plek op 'n spesifieke chromosoom geleë is.

(beta) Die totale hoeveelheid DNA in 'n soogdiergenoom sal skaars voldoende wees om vir 'n paar miljoen verskillende proteïene van die molekulêre gewig van die immunoglobiene te kodeer.

(gamma) Die bindingsplek van teenliggaampies word gevorm langs die kontaksone tussen die veranderlike volgorde van die swaar ketting en die veranderlike volgorde van die ligte ketting.

(delta) Soos 'n gegewe dier op 'n bepaalde antigeen reageer, maak dit eers meestal IgM-teenliggaampies daarteen, maar verskuif later na die maak van meestal IgG-teenliggaampies met dieselfde spesifisiteit. Dit vind plaas op die enkelselvlak, in die sin van individuele B-selle wat verskuif vanaf die afskeiende IgM-teenliggaampies wat IgG-molekules afskei (d.w.s. asof hulle dieselfde veranderlike volgordegebied behou, maar na 'n ander konstante volgordegebied verskuif).

(epsilon) Veranderlike volgorde streke van verskillende myeloom klone is gevind om baie meer verskil in sommige dele ("hiperveranderlike streke") as in die res.

(zeta) Behalwe in die hiperveranderlike streke, was die aminosuurvolgorde van veranderlike streke van teenliggaampies van verskillende myeloomklone geneig om in patrone te val waarin elke terrein beset is deur een van slegs 2 (of soms van slegs 3, of 4) verskillende alternatiewe aminosure. Byvoorbeeld, by werf #22, kan jy valiene in die teenliggaampies hê van 8 van 14 myeloomklone, en leuciene in die teenliggaampies van die ander 6 klone. Net so is die volgorde van aminosure geneig om gesterotipeer te word, afwisselend tussen een spesifieke volgorde en 'n ander.

(eta) X-straaldiffraksie kristallografie van teenliggaampolekules toon dat die veranderlike volgordes van beide swaar en ligte kettings konsekwent vou in beta geplooide velpatrone wat baie soortgelyk aan mekaar is (selfs vir teenliggaampies teen verskillende antigene) behalwe by die bindingsplek self (wat klein is relatief tot die hele veranderlike volgordestreke).

41) Histoversoenbaarheidsantigene: 'n Oorplanting van weefsel van een persoon na 'n ander (tensy die twee identiese tweelinge is) sal byna altyd lei tot die "verwerping" van die geënte selle deur die immuunstelsel van die gasheer, wat hulle baie aanval asof hulle patogene was. Baie navorsing is daaraan gewy om te identifiseer watter spesifieke antigene die meeste verantwoordelik is vir hierdie immuunverwerping van oortappings (analoog aan die A- en B-antigene, rhesusfaktore, ens. wat verantwoordelik is vir die analoog verwerping van bloedoortappings). 'n Hele tegnologie as "weefseltipering" is ontwikkel, analoog aan die tik van bloed. Ongelukkig het dit geblyk dat daar baie meer verskillende veranderlike vorme van gene is wat die entverwerping beheer, dit beteken dat die waarskynlikheid om 'n "passing" tussen twee individue te vind, geweldig laer is as wat die geval is met bloed. Stel jou voor dat in plaas daarvan om net antigene A en B te hê, het ons bloed A, B, C, . X-, Y- en Z-antigene, waarvan 'n verskil in enige een 'n immuunreaksie tot gevolg sal hê.
Navorsing oor entverwerping is in muise en mense gekonsentreer. Ironies genoeg het hierdie werk begin met oorplantings van kankers van een muis na 'n ander soos Medawar eenkeer geskryf het, "mense het begin dink dat hulle immunologie gebruik om kanker te bestudeer, maar dit het geblyk dat hulle regtig kanker gebruik om immunologie te bestudeer"! Alhoewel daar baie verskillende molekules op die seloppervlak is, en verskille in enige hiervan moontlik kan stimuleer en die teikens van 'n mate van immuunaanval kan wees, het dit geblyk dat daar 'n paar spesiale klasse seloppervlakmolekules is wat die immuunstelsel stimuleer baie sterker as enige ander. Dit word histoversoenbaarheidsantigene genoem, alhoewel die term spesifiek beperk is tot dié waarvoor gene gekodeer is in 'n groep wat die hoofhistoversoenbaarheidslokus genoem word. Hulle is die mees intensief bestudeer in muise, waar hulle die H-2 antigene genoem word, die ekwivalente in mense word die HLA antigene genoem.
In die meeste spesies (by muise en mense, byvoorbeeld maar nie in Siriese hampsters nie) is daar baie alternatiewe vorme van hierdie gene, wat dus die kanse verminder dat enige 2 mense versoenbaar is en hierdie situasie word nog vererger deur die teenwoordigheid van verskeie genetiese lokusse in elke stel chromosome, sodat elke persoon verskeie verskillende vorme van die antigeen het, 'n situasie wat amper duiwels ontwerp lyk om weefsel- en orgaanoorplanting byna onmoontlik te maak. Vermoedelik is daar geen evolusionêre seleksiedruk teen die aanvaarding van weefseloorplantings nie (alhoewel sommige sou antwoord dat sulke seleksiedruk moontlik by sommige voorvaderlike ongewerwelde diere, soos seespuite of sponse) kon bestaan ​​het. Ons moet dus vra watter funksies hierdie antigene het, waarvan entverwerping 'n ongelukkige neweproduk is.
Die antwoord is voorgestel deur die strukture van die belangrikste histoversoenbaarheidsantigene self, wat baie soortgelyk is aan teenliggaammolekules en selfs antigeenbindingsplekke het wat 10-20 aminosuurpeptiede bevat! Daar word nou gedink dat hul normale funksie as 'n soort molekulêre "houer" is met die doel om gedeeltelik verteerde fragmente van potensiële antigeenmolekules aan ander selle van die immuunstelsel te "aanbied". Dit is deel van die sel-sel seinstelsel waardeur die spesifisiteit van teenliggaam-teenliggaambinding vasgestel word. Dus, wanneer hierdie houermolekules self uitheems is, reageer die immuunstelsel met spesiale ywer en felheid.

    A) Waarom het die meeste spesies soveel variasie-genetiese vorms in die bevolking? B) Waarom is die besit van sekere een van hierdie variante vorme gekorreleer met 'n aansienlik verhoogde waarskynlikheid van sekere outo-immuun siektes? C) Waarom is die gene vir verskillende vorme van hierdie antigene so nou gekoppel aan mekaar en aan ander gene wat die aktiwiteit van die immuunstelsel reguleer, soos dié vir verskeie limfokiene?

43) Die aktiwiteite van die verskillende soorte T- en B-selle word beheer deur terugvoersiklusse, waarvan baie die stuur van seine van een sel na 'n ander behels. Die seinmeganismes kan in twee kategorieë verdeel word, dié wat direkte kontakte tussen seloppervlakmolekules behels, en dié wat bewerkstellig word deur hormoonagtige proteïene wat deur een sel afgeskei word en ander deur diffusie bereik. Hierdie proteïene word "limfokiene" genoem en ongeveer 'n dosyn is geïdentifiseer. Interferon is een van die bekendste (mens moet eerder sê, "die interferone" aangesien daar 3 hoofsoorte is). Die kunsmatige sintese van interferone en ander limfokiene is bewerkstellig deur die gene vir hulle in bakterieë te kloneer, dit is 'n baie aktiewe area van farmaseutiese navorsing as gevolg van die vooruitsig om die aktiwiteite van die immuunstelsel te kan beheer en manipuleer. Interferone en verskeie ander limfokiene word nou as eksperimentele behandelings vir kanker gebruik, na meer konvensionele chemoterapie. Ongelukkig produseer die interferone dieselfde newe-effekte as om griep te hê - koors, hoofpyn, seer gewrigte, ens.! Wanneer jy griep het, word jou liggaam gestimuleer om baie interferon te produseer, wat 'n groot deel is van wat jou so sleg laat voel.

44) 'n Radikaal selektistiese hipotese oor leer en die brein: Jy sal dalk belangstel om te weet dat Gerald Edelman, wat die Nobelprys vir werk aan die molekulêre strukture van teenliggaampies gedeel het, en later nuwe soorte sel-sel adhesieproteïene ontdek het, het nou oorgegaan na neurofisiologie. Hy het 'n nuwe en opwindende hipotese voorgestel om te verduidelik hoe mense nuwe vaardighede aanleer. Hy noem hierdie nuwe teorie "Neural Darwinism" en het 'n boek met daardie titel geskryf. Sy voorstel herinner aan Jerne en Burnet s'n, die basiese idee is dat die brein aanvanklik 'n groot aantal verskillende neurale bedradingstroombane genereer (soort van rekenaarskyfies, of dalk sakrekenaars) wat gemaak is met baie verskillende lukraak-gekose bedradingpatrone, sodat elke stroombaan verskil in vermoëns. Edelman se idee is dat hierdie stroombane ongeveer dieselfde rol as die limfosietklone speel. Leer is dan veronderstel om selektief te wees, in die sin dat elke verskillende kring "beproef" word om te sien watter een gewenste gevolge het. Die stroombane wat slegte resultate lewer, word weggegooi of vernietig, terwyl dié wat goeie resultate lewer, behou en herdupliseer word. Dit klink dalk onprakties of mal, maar klonale seleksie het aanvanklik ook gedoen. Dink jy neurofisiologie kan nou 'n revolusionêre paradigma-omskakeling van instruksionisme na seleksie ondergaan?
Daar is 'n paar interessante parallelle met Sokrates se teorie dat onderwys 'n proses was van herroeping van vergete inligting, waarskynlik van vorige reïnkarnasies!! Hierdie idee was die oorspronklike motivering vir sy beroemde "Sokratiese metode" van onderrig, hoewel min mense dit besef.
Vorige denke oor leer het byna alles wat 'n mens "instruksionis" kan noem, en gaan terug na John Locke se metafoor van die verstand as "Tabula Rasa", Latyn vir "blanke lei", waarop ervaring dinge in jou geheue skryf. Piaget se idees lyk ook vir my baie “instruksionisties”. Daar word aanvaar dat leer 'n kwessie is van iets in die brein plaas, of om iets nuuts daar te skep, in teenstelling met om te kies en te keur tussen verskillende dinge wat reeds daar is (of om voorafbestaande patrone differensieel te versterk en te verswak). Aan die ander kant het Noam Chomsky, (MIT-professor) die taalkunde 'n rewolusie teweeggebring deur sterk bewyse te verskaf dat babas en jong kinders onmoontlik korrekte grammatika so vinnig kan aanleer as wat hulle doen (dws nadat hulle so min gesproke sinne gehoor het as wat hulle het) tensy 'n soort van baie abstrakte grammatikale reëls was reeds met geboorte geneties in die brein geprogrammeer (soort van die ROM-skyfie in 'n Macintosh-rekenaar!). Let daarop dat daar een stel abstrakte reëls vir alle tale moet wees. Verskeie mense het onsuksesvol probeer aflei wat hierdie reëls kan wees. Die groot Britse dierkundige J. Z. Young het voorheen teorieë voorgestel wat vergelykbaar is met Edelman se "neurale darwinisme" gebaseer op baie jare se eksperimente oor gedrag en leer in gevange seekatte!! Wetenskap beweeg op vreemde paaie!

    Vierde stel vrae vir klasbespreking: Wat dink jy gaan in jou brein aan wanneer jy 'n nuwe konsep leer? Veronderstel jy dat dit meer is soos 'n meervoudige keuse toets, 'n waar-onwaar toets, of 'n vul-in-die-leë toets? Is sommige mense regtig slimmer as ander? Is dit dat slimmer mense meer geleer het dat hulle meer kan leer of dalk dat hulle vinniger of andersins meer vaardig is om te leer? As Edelman reg was, wat sou I.Q. wees, op sellulêre en molekulêre vlakke?

1) Sien jy hoekom dit noodsaaklik is dat elke kloon van B limfosiete teenliggaampies teen slegs een enkele antigeen moet maak (d.w.s. dat al die teenliggaampies wat deur 'n gegewe kloon gemaak word presies dieselfde aminosuurvolgordes in hul veranderlike volgordestreke moet hê)? Veronderstel dat elke limfosietkloon twee verskillende teenliggaampies gemaak het, met bindingspesifisiteite vir twee verskillende antigene. Wat sou sommige van die ongewenste gevolge wees as sommige limfosietklone meer as een teenliggaam maak? Sou daar enige voordele wees?

2) Massa-epidemies van pokke en ander siektes het die inheemse bevolkings van die Amerikas kort ná Columbus se reise vernietig (en 'n vergelykbare epidemie van sifilis het in Europa voorgekom). Die gewone verduideliking is dat die inboorlinge nie "immuniteit" teen die kieme ontwikkel het nie. Is dit in ooreenstemming met huidige teorieë van immuniteit, of blyk dit ouer aannames te weerspieël? Bespreek wat die ware verduideliking kan wees, of dit dalk 'n verdere "revolusie" in ons teorieë kan vereis, en watter soort eksperimente of waarnemings relevant kan wees vir die vraag.

3) In watter mate het die verskillende teorieë van immuniteit ooreengestem met Karl Popper se idees oor die beste hipoteses wat die meeste vatbaar is vir weerlegging? Kan jy 'n paar voorbeelde voorstel waarin immunologiese teorieë wat nou geglo word korrek te wees, eens eintlik onweerlegbaar sou gewees het?

4) In watter mate stem die intellektuele geskiedenis van immunologie ooreen met Thomas Kuhn se idees? Wat was die verskillende "revolusies" wat in hierdie veld plaasgevind het, en wat was die alternatiewe "paradigmas" wat mekaar vervang het? In die besonder, kan jy 'n "swaai van die slinger" heen en weer naspeur tussen instruksionele en selektistiese tipes teorieë.

5) Daar is gesê dat "Enige ingewikkelde verskynsel uitgevind moet word voordat iemand dit kan ontdek. Tensy jy reeds die moontlike bestaan ​​van 'n verskynsel oorweeg het, hoe sal jy dit dan kan herken al sien jy dit.?" Dink jy dat dit oor die algemeen waar is in die wetenskap? In watter mate dink jy kan dit waar wees in die daaglikse lewe, in die algemeen? Kan jy 'n paar voorbeelde gee, hetsy uit die geskiedenis van immunologie of uit 'n ander veld, waar hierdie bewering vir jou waar lyk of waar dit onwaar blyk te wees? Dink jy dat dit dalk meer waar is vir komplekse verskynsels? Indien wel, hoe ingewikkeld moet 'n verskynsel dan wees voordat hierdie stelling waar word?

6) Kan jy 'n paar voorbeelde gee, hetsy uit immunologie of uit 'n ander veld, waarin foutiewe teorieë nietemin korrekte voorspellings gemaak het.

    (a) immuniteit teen siektes waarvan 'n mens herstel het.
    (b) allergie.
    (c) "immuniteit" teen dinge soos gif klimop.
    (d) "immuniteit" teen gifstowwe waaraan 'n mens herhaaldelik blootgestel is
    (soos in die antieke verhaal van koning Mithridates, en in een van die Peter Wimsey-moordraaisels).
    (e) reaksies op bloedoortappings.
    (g) entverwerping.
    (h) verwerping van oorplantings van kankers van een dier na 'n ander.
    (i) af en toe spontane herstel van kanker.
    (j) ophoping van proteïene in die urine van sommige limfoompasiënte.
    (k) outo-immuun siektes.
    (l) korrelasie van immuniteitsgebrek sindrome met kalsiumwanbalanse.
    (m) mislukking van haarontwikkeling by immuungebrekkige muise.

Nog 'n onopgeloste probleem is hoe om die immuunstelsel te gebruik om kankerselle spesifiek dood te maak. Omdat kankerselle bloot gedrags-abnormale weergawes van jou eie selle is, moet jy van elke dier verwag om net so selfverdraagsaam teenoor sy eie kankerselle te wees as vir al sy ander selle. Trouens, daar is egter dikwels bewyse van immuunaanvalle op gewasse, baie gevalle van "spontane" remissies van kanker by mense blyk te wees as gevolg van een of ander aktiwiteit van die immuunstelsel, en baie mediese navorsing is gewy aan die stimulering van die immuunstelsel om kankerselle aanval.
Inspuiting van sitokiene, meer spesifiek interferone, na kankerchemoterapie, is vir ongeveer die afgelope tien jaar eksperimenteel probeer, maar met meestal teleurstellende (d.w.s. geen) resultate.

In die spesifieke gevalle van B-sel en T-sel limfome (byna? alle nie-Hodgkin limfome val in een of die ander van hierdie kategorieë), is dit te verwagte dat al die kankerselle in 'n gegewe pasiënt lede sal wees van 'n enkele oorspronklike kloon, sodat hul teenliggaampies (in die geval van B-selle) of hul T-selreseptore (in die geval van T-selle) bindingsplekke van 'n gegewe aminosuurvolgorde en vorm sal hê. Miskien kan jy jou voorstel dat genesings gebaseer op die induksie van ander selle van die immuunstelsel spesifiek enige selle met oppervlakmolekules kan aanval wat soos hierdie bindingsplekke gevorm is (d.i. die bindingsplekke spesifiek vir daardie spesifieke persoon se limfoomselle). Om tussen die lyne van sommige van die koerantberigte oor voormalige kanselier Hooker se poging tot “eksperimentele behandeling by Johns Hopkins” te lees, was moontlik op hierdie algemene benadering gebaseer. Koerante streef daarna om feitelike inligting uit te sluit wat sommige van sy lesers nie beter sou verstaan ​​nie. Niemand behoort die feite te ken as dat sommige van die lesers inligting ontvang wat hulle nie opgevoed genoeg is om te verstaan ​​nie?

'n Spesiale klas T-limfosiete is nodig om die funksie van B-selle en ander T-selle te stimuleer. Hierdie “helper-T-selle” word selektief deur die VIGS-virus doodgemaak, en daardeur verswak die hele immuunstelsel tot die mate dat die persoon sterf aan bakterieë, swamme of ander patogene waarteen almal normaalweg immuun is. Om dit te voorkom, of om hulp-T-selle te hervestig, of dalk hul funksies te vervang (op 'n ander manier stimuleer B & T-sel funksie) is alle moontlike maniere om VIGS te genees.

Die spesifieke ensiem(e) wat dien om die V(D)J-volgordes te herkombineer, word JOOL genoem. Dit is 'n belangrike vraag wanneer en waar die gene vir die JOOL-ensiem uitgedruk word.

Daar is berigte dat die JOOL-gene uitgedruk word (=die boodskapper-RNA's wat getranskribeer is & die proteïene gemaak) slegs tydens die vroeë ontwikkeling van B-sel en T-selle.

Daar is ook berigte dat JOOL in sekere selle van die ontwikkelende brein uitgedruk kan word!

Dit was omstrede tot watter mate JOOL-gene uitgedruk kan word (& V(D)J-rekombinasie vind plaas?) later in die lewe in B-selle as deel van hul reaksie op blootstelling aan hul antigeen! Daar is 'n berig in hierdie week se Nature dat GFP (Green Fluorescent Protein) - JOOL-fusiegene in B-selle uitgedruk word na antigeenaanbieding. Afskrifte van daardie vraestel sal in die volgende klas uitgedeel word.


Die mees omvattende studie van die stamboom vir peulgewasse, die plantfamilie wat bone, sojabone, grondboontjies en baie ander ekonomies belangrike gewasplante insluit, onthul 'n geskiedenis van heelgenoomduplisering. Die studie help ook om die evolusie van gene betrokke by stikstofbinding te ontbloot - 'n sleuteleienskap wat waarskynlik belangrik is in die evolusionêre verspreiding en diversifikasie van peulgewasse en noodsaaklik vir hul gebruik as "groenmis" in die landbou. Om die stamboom te rekonstrueer, het navorsers die DNS-volgorde van meer as 1500 gene van 463 verskillende peulgewasspesies vergelyk, insluitend 391 nuutvolgordespesies, wat oor die diversiteit van hierdie groot plantfamilie strek.

'N Referaat wat die studie beskryf, gelei deur Penn State Professor in Biologie Hong Ma, verskyn in die Mei 2021-uitgawe van die joernaal Molekulêre Plant.

"Peelplante vorm die derde grootste familie van blomplante en is ongelooflik uiteenlopend - wat wissel van klein kruie tot reuse-bome," sê Ma, wat die Huck Distinguished Research Professor in Plant Molecular Biology by Penn State is. “Hulle is noodsaaklike voedselgewasse vir beide mense en vee, kan as hout gebruik word en het baie ander gebruike. Miskien die belangrikste is dat hulle stikstof kan 'fixeer' - om die noodsaaklike voedingstof uit die atmosfeer te onttrek en dit in knoppe op hul wortels te stoor in 'n simbiotiese verhouding met grondbakterieë - wat hulle belangrik maak as groenbemesting om grondgesondheid te verbeter."

Daar is meer as 19 000 spesies in die peulplantfamilie wat in ses subfamilies verdeel word en dan verder verdeel word in nouer en nouer groepe gebaseer op hul evolusionêre verwantskappe. Daar is 765 genera—die groepering een vlak bo spesie—waarvan die span lede van 333 gemonster het. Om die stamboom te bou, het die span geenvolgorde van die transkriptome – die gedeelte van die genoom wat as gene uitgedruk word – van die meeste van die 463 spesies en 'n klein aantal vlak-volgorde heel genome van regoor peulplantdiversiteit.

"Dit is die grootste studie van hierdie soort vir 'n enkele plantfamilie," het Ma gesê. “Ons het baie moeite gedoen om soveel spesies as moontlik te monster om 'n breë voorstelling van die peulplantfamilie te kry, maar dit is dikwels moeilik om goed bewaarde monsters te kry waaruit ons DNA of RNA kan onttrek, veral vir spesies wat in afgeleë voorkoms gevind word. liggings. Met hierdie breë voorstelling van spesies kon ons die mees gedetailleerde kerngeen-stamboom vir peulgewasse tot op hede bou.”

Benewens om navorsers te help om die evolusie en diversifikasie van peulgewasse te verstaan, help die nuwe peulplantstamboom om die verhouding tussen gewasplante en hul wilde familielede te verduidelik. Alhoewel die naasbestaandes van belangrike landbougewasse dikwels bekend is, kan die bestudering van meer verre wilde neefs eienskappe openbaar wat uitgebuit kan word om plante te help floreer in veranderende omgewings en siektes of insekplae te weerstaan.

Regoor die peulgewas-stamboom het die navorsingspan sterk bewyse vir 28 afsonderlike heelgenoom-dupliseringsgebeure geïdentifiseer. Heel-genoom duplisering, evolusionêre gebeurtenisse wat lei tot volledige duplisering van die hele genoom, is redelik algemeen onder blomplante en word gedink om funksionele innovasie en evolusionêre diversifikasie moontlik te maak. Een van die dupliseringsgebeure wat die span geïdentifiseer het, het blykbaar in die voorouer van alle lede van die peulplantfamilie plaasgevind.

"Omdat ons vir die meeste van die spesies in ons studie transkriptome gebruik het en nie volledige genoomvolgordes het nie, beskou ons dit as 'voorgestelde' genoomdupliseringsgebeurtenisse," het Ma gesê. “Hierdie soort studies is soort van soos om 'n raaisel op te los. As jy net een of 'n paar getuies het, kan dit moeilik wees om 'n jurie van jou getuienis te oortuig, maar as jy 'n honderd getuies het wat verskillende perspektiewe het en hulle almal wys na dieselfde ding, word dit moeilik om daardie getuienis af te wys. In ons geval is die verskillende spesies soos ons getuies. Die grootte van ons studie het ons in staat gestel om gebeurtenisse te identifiseer wat ons andersins sou verwerp het.”

Die twee grootste subfamilies is verantwoordelik vir meer as 17 000 peulplantspesies en sluit al die spesies in met die vermoë om stikstof te bind. Stikstof is 'n belangrike plantvoedingstof—die meeste kommersiële kunsmisstowwe bevat ’n mengsel van stikstof, fosfor en kalium—so die simbiotiese verhouding tussen sommige peulplante en die mikroörganismes wat hulle in staat stel om stikstof uit die atmosfeer te assimileer deur wortelnodules te gebruik, het hul sukses aangespoor deur hulle toe te laat om gebiede met minder vrugbare grond te koloniseer. Die navorsingspan het ook leidrade geïdentifiseer vir die evolusie van die gene wat verantwoordelik is vir hierdie belangrike eienskap.

“Ons data ondersteun die idee dat nodulasie en stikstofbinding 'n enkele keer vroeg in die geskiedenis van peulgewasse en ander verwante stikstofbindende plante ontstaan ​​het en dat die heelgenoom dupliseringsgebeurtenis by die oorsprong van peulplante dalk deurslaggewend kon gewees het vir die evolusie van hierdie proses ,” het Ma gesê. "Benewens hierdie dupliseringsgebeurtenis, kan ons ook geenverlies sien in plante wat nie die vermoë het om te noduleer nie, en evolusionêre veranderinge in gene wat bygedra het tot hul rol in nodulasie."

Benewens Ma, sluit die navorsingspan Yiyong Zhao, Rong Zhang, Kaiwen Jiang, Ji Qi, Yi Hu, Jing Guo, Renbin Zhu, Taikui Zhang, Ashley N. Egan, Ting-Shuang Yi en Chien-Hsun Huang in. Hierdie navorsing is befonds deur die Nasionale Natuurwetenskapstigting van China, die Strategiese Prioriteit Navorsingsprogram van die Chinese Akademie van die Wetenskappe, die Staat Sleutel Laboratorium vir Genetiese Ingenieurswese, die Ministerie van Onderwys Sleutel Laboratorium van Biodiversiteit Wetenskap en Ekologiese Ingenieurswese by Fudan Universiteit, en Penn staat.



Kommentaar:

  1. Miron

    Ek vra om verskoning, maar ek dink jy is verkeerd. Ek kan my posisie verdedig. Skryf vir my in PM, ons sal dit hanteer.

  2. Wolfric

    Ek dink dat jy 'n fout begaan. Ek kan die posisie verdedig. Skryf vir my in PM, ons sal bespreek.



Skryf 'n boodskap