Genetyka

Stworzona niedawno integracja nauk biologicznych, inżynieryjnych i matematycznych nazywana biologia syntetyczną ma potencjalnie bardzo szerokie zastosowanie. Ostatnim osiągnięciem naukowców było zsyntetyzowanie pętli pamięci DNA, co było znaczącym krokiem w stronę rozwoju biologii syntetycznej. Jakie ma to znaczenie i w jakim kierunku rozwinie się ta młoda nauka?

Filadelfijscy naukowcy opracowali nową metodę wprowadzania terapeutycznych genów (jak również leków czy komórek) wykorzystującą nanocząsteczki zawierające żelazo sterowane za pomocą pola magnetycznego.

Naukowcom z Francji i Włoch udało się zsekwencjonować genom winorośli właściwej (Vitis vinifera). Dzięki badaniom zdobyto wiedzę na temat wielu genów związanych z wartościami smakowymi, jak również odpornością winorośli na choroby. Pozwoli to na optymalizację odmian, między innymi poprzez genetyczną manipulację zawartością pewnych składników chemicznych. Możliwe będzie również obniżenie strat wywołanych chorobami winorośli w uprawach. Wyniki doświadczeń opublikowano w Nature.

Za pomocą jednego genu TRPC2 można u myszy przełączać zachowanie z żeńskiego na męskie. Gen ten odpowiada za odbieranie zapachów - feromonów, w narządzie nosowo-lemieszowym.

Wszyscy znamy stwierdzenie, że alkohol szkodzi zdrowi. Jednak coraz większa ilość naukowców przyczynia się do ujawnienia rosnących korzyści z picia napoju alkoholowego jakim jest wino, w szczególności czerwone. Ostatnio został zsekwencjonowany materiał genetyczny Vitis vinifera (Winorośl pospolita). Mając więcej informacji na temat danego gatunku, można powielić jego zalety a niwelować wady.

Kilka tygodni temu pisałem o możliwość pozyskania kopalnego DNA z prób liczących góra milion lat. („Najstarsze kopalne DNA” z 27 lipca 2007r.) Okazało się, że szacunki te szybko się zdezaktualizowały. Tym razem pod lupę wzięto odwierty lodu w suchych dolinach Antarktydy. Wynikiem jest nie tylko znaczne przesunięcie najstarszego znanego DNA ale także ożywienie mikroorganizmów po 8 mln lat hibernacji.

Antynowotworowa funkcja białka p53 badana jest już od ponad 20 lat. W ostatniej serii badań naukowcy pokazali, że białko to potrzebuje krótkich fragmentów RNA, nazywanych mikroRNA do spełniania tej funkcji. Odkrycie to ma potencjalne zastosowanie w nowych terapiach antynowotworowych.

Myszy, szczury, świnki morskie, króliki to powszechnie znane zwierzęta doświadczalne. Z nich zaś największą sławą cieszy się mysz laboratoryjna. Naukowcy z USA opracowali bazę danych, w której można znaleźć wszelkie różnice genetyczne występujące u takiego rodzaju myszy. Badania zostały przestawione na łamach czasopisma naukowego "Nature Genetics".

Zbadano zróżnicowanie genowe współczesnych mieszkańców Wielkiej Brytanii oraz Europy i porównano je z materiałem genetycznych sprzed wieków. Uzyskane wyniki zaskoczyły samych badaczy. Okazało się, iż przodkowie dzisiejszych Brytyjczyków byli posiadaczami znacznie bogatszych genomów. Fakt ten jest zaskakujący zważywszy na fakt, iż dzisiejsze Wyspy to miejsce licznych migracji, które powinny wzbogacać pulę genową. Gdzie więc leży przyczyna obecnego stanu?

Szczegółowe badania DNA kota domowego (Felis silvestris catus) wykazały, iż jego historia jest znacznie dłuższa niż sądzono i może liczyć ponad 100 tys. lat. Jest to szacowany okres rozejścia się linii rodowodowych dzikich gatunków i domowych kotowatych.

Udało się zidentyfikować dwa geny, które mogą zwiększać ryzyko wystąpienia stwardnienia rozsianego. Dotychczasowe długoletnie badania nie dostarczały istotnych wyników. Dopiero zsekwencjonowanie genomu ludzkiego otworzyło drogę do szczegółowej analizy genów ludzkich.

Coraz częściej udaje się pozyskać i odczytać genom wymarłych gatunków. DNA należy do materiałów biologicznych najbardziej wrażliwych na upływ czasy. Po śmierci właśnie DNA, jako jedno z pierwszych rozpada się na wiele drobnych fragmentów.

Zbadano mechanizm działania miRNA - krótkich oligonukleotydów kontrolujących ekspresję naszych genów. Jak się okazało, miRNA współdziała z białkiem regulatorowym Apo2. Na zasadzie konkurencji z białkiem eIF4E o docelowe miejsce przyłączenia jakim jest koniec mRNA hamuje syntezę białek. Naukowcy powiązali również poziom różnych miRNA z występowaniem u człowieka wielu chorób. Analiza tych cząsteczek mogłaby być niezwykle użyteczna w diagnozowaniu wielu nowotworów.

Odkryto gen, który podwyższa ryzyko zachorowania na cukrzycę typu 1. Odkrycie pomoże lepiej zrozumieć mechanizm rozwoju choroby, co w przyszłości może stać się ważnym aspektem w leczeniu, a także w zapobieganiu cukrzycy.

Mikroorganizmy ze sztucznie zaprojektowanym genomem to najnowszy projekt firmy biotechnologicznej - Instytutu J. Craig’a Venter’a . Naukowcom udało się przeprowadzić udany zabieg zamiany całego genomu u prostej bakterii z rodziny Mycoplasma. Środowisko naukowe jest jednak podzielone co do rzeczywistej wartości przedsięwzięcia.

W ostatnim czasie mamy prawdziwy wysyp doniesień wykazujących znaczącą rolę niekodującego DNA w procesie funkcjonowania genomu i budowy białek. Najbardziej intrygująca pozostaje jego ilość. Dla wielu organizmów stanowi ono większość genomu, na przykład dla człowieka szacuje się nawet do 98% całego genomu. Ponieważ trudno było im przypisać jakąś funkcje potocznie nazywano je "DNA śmieciowe" (junk DNA).

Naukowcy zidentyfikowali kolejny gen odpowiedzialny jeden z typów choroby kręgu Charcot-Marie-Tooth, częstego dziedzicznego schorzenia neurodegeneracyjnego.

Encyklopedia Elementów DNA (Encode Project) jest międzynarodowym przedsięwzięciem, które ma na celu identyfikację wszystkich składowych (zarówno tych kodujących jak i niekodujących) ludzkiego genomu. Dotychczas projekt pozwolił na uzyskanie wielu informacji dotyczących DNA - ostatnio podano ekscytującą wiadomość podważającą koncepcję "junk DNA" (śmieciowego DNA).

Naukowcy odkryli gen związany z występowaniem skoliozy, schorzeniem które dotyka około 3% dzieci na całym świecie.

Coraz częściej pojawiają się informacje o odczytywaniu genów wymarłych zwierząt. Jednym z najczęściej badanych w tym kierunku jest mamut włochaty (Mammuthus primigenius). Tym razem przy pomocy badań DNA próbuje się wyjaśnić zagadkę wymarcia tego najbardziej znanego zwierzęcia ery lodowcowej.

Aedes aegypti to drugi gatunek komara, którego genom zsekwencjinowano. Ponad dwa lata temu sztuki tej dokonano dla Anopheles gambiae, gatunku komara roznoszącego malarię. A. aegypti jest posądzany o roznoszenie innych śmiertelnych chorób, wirusa żółtej febry i gorączki Dengi.

James Watson - jeden z odkrywców struktury DNA, laureat nagrody Nobla - jako pierwszy człowiek otrzymał mapę swojego genomu. Daje ona ogromną wiedzę m.in. o predyspozycjach chorobowych 79-letniego dziś naukowca. Obecnie to jedyna mapa ludzkiego genomu, jednak w planach są kolejne podobne projekty. Obecnie koszt takich badań jest bardzo wysoki, być może jednak w przyszłości będą one mogły być wykonywane w ramach rutynowej kontroli medycznej.

Naukowcy z Nowej Zelandii zidentyfikowali Marge - krowę, posiadającą zmutowany gen umożliwiający wytwarzanie naturalnie odtłuszczonego mleka. Pozwoli to zarówno na bezpośrednie uzyskiwanie mleka o niższej zawartości tłuszczu, ale również alternatywną produkcję masła.

Już od dawna było wiadomo, że palenie powoduje raka, jednak ostatnio naukowcy dowiedli, że dzieci mogą odziedziczyć zmiany genetyczne od ojca palacza. Kanadyjscy naukowcy wykazali na modelu myszy, że palenie może wywoływać zmiany w sekwencji DNA plemników, zmiany, które potencjalnie mogą zostać odziedziczone przez potomstwo. Rezultaty tych badań zostały opublikowane w czerwcowym wydaniu The Cancer Research.

Po raz pierwszy udało się zsekwencjonować genom torbaczy. Jest nim opos krótkoogonowy (Monodelphis domestica). Ten myszokształtny kuzyn kangurów zamieszkuje tropikalne lasy Brazylii, Paragwaju, Urugwaju i jest jednym z ponad 60 gatunków torbaczy występujących w Ameryce Południowej. Zamieszkiwanie przez torbacze dwóch odległych lądów Australii i Ameryki Południowej jest jednym z dowodów na wędrówkę kontynentów i ich wspólną genezę.