Powered by Invision Power Board


Страницы: (8) Все « Первая ... 5 6 [7] 8  ( Перейти к первому непрочитанному сообщению ) Ответ в темуСоздание новой темыСоздание опроса

> Митохондрии — инструмент Зла
radmar
Дата 20.07.2006 - 13:46
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Сподвижник
****

Профиль
Группа: Пользователи
Сообщений: 927

Вольбахия и проблема происхождения эукариот.
Хорошо ли, когда хвост виляет собакой?


Специальное дополнение №2 к обзору "Бактерия вольбахия - повелитель мух"


Вольбахия относится к той же группе бактерий (альфа-протеобактериям), что и предки митохондрий (см. наш обзор по происхождению эукариот). Поэтому, принимаясь за изучение вольбахии, автор надеялся, что система взаимоотношений вольбахии и ее хозяев сможет послужить модельным объектом для реконструкции каких-то аспектов становления эукариотической клетки. Для этого нужно было найти сходство в системах взаимодействия нуклеоцитоплазмы с митохондриями с одной стороны и с вольбахиями - с другой.

Однако это оказалось не так-то просто. Различий выявилось гораздо больше, чем сходных черт. Более того, взаимодействие клетки с митохондриями во многом представляет собой полную противоположность ее взаимодействию с вольбахией.

1. Оболочка
Важнейшую роль во взаимоотношениях эндосимбионта с эукариотической клеткой играет его наружная оболочка - полупроницаемая разграничительная прослойка, от свойств которой зависит происходящий между двумя организмами обмен веществом и информацией.

Вольбахии, живущие в цитоплазме хозяина, окружены двойной мебраной - так же, как и митохондрии. Внутренняя мембрана "принадлежит" самой вольбахии, наружная является продуктом клетки хозяина. Предполагается, что двойная мембрана митохондрий имеет такое же "двойное" происхождение.

Свободноживущие грамотрицательные бактерии (к которым относятся альфа-протеобактерии) обычно имеют сложную оболочку (клеточную стенку), состоящую из трех слоев: внутренней цитоплазматической мембраны, периплазматического пространства, содержащего пептидогликан, и наружной мембраны, отличающейся по своему строению от цитоплазматической и содержащей липополисахариды. Предки митохондрий, став облигатными симбионтами древних эукариот, утратили все наружные слои своей оболочки, сохранив только цитоплазматическую мембрану, а нуклеоцитоплазма образовала наружную мембрану новоприобретенных органелл.

Вольбахии и их предки являются облигатными внутриклеточными симбионтами или паразитами уже в течение сотен миллионов лет, и за это время они утратили многие гены, необходимые для синтеза нормальной клеточной стенки. В частности, практически полностью утрачена система синтеза липополисахаридов. Предполагается, что эта система перестала функционировать еще у общего предка вольбахии и ее ближайших родственников - внутриклеточных альфапротеобактерий эрлихии и анаплазмы (Wu et al. 2004). Вместо собственной наружной мембраны, для образования которой необходимы липополисахариды, эти бактерии "пользуются" наружной мембраной, предоставляемой им хозяином.

Однако, в отличие от митохондрий, у вольбахии сохраняется средний слой клеточной стенки, содержащий пептидогликан. В ее геноме присутствуют гены, участвующие в метаболизме компонентов этого слоя (D-аланин-D-аланин лигаза, D-аланил-D-аланин карбоксипептидаза, УДФ-N-ацетилмурамат-аланин лигаза, N-ацетилмурамоил-L-аланин амидаза, фосфо-N-ацетилмурамоил-пентапептид трансфераза и др.). Таким образом, заметного сходства в строении среднего слоя оболочки вольбахии с периплазматическим пространством митохондрий не наблюдается.


Вольбахия в клетке муравья. B - бактерия вольбахия, m - митохондрии. Фото с сайта http://www.cybersciences.com/cyber/3.0/N2208.asp

Это сообщение отредактировал radmar - 20.07.2006 - 13:48

Присоединённое изображение
Присоединённое изображение
PMПисьмо на e-mail пользователюСайт пользователя
Top
radmar
Дата 20.07.2006 - 13:49
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Сподвижник
****

Профиль
Группа: Пользователи
Сообщений: 927

2. Обмен веществ
Будучи аэробной бактерией, очень близкой по строению базовых систем энергетического метаболизма к митохондриям, вольбахия, казалось бы, могла стать не менее полезным симбионтом, дополняя энергетический обмен нуклеоцитоплазмы хозяина по комплементарному принципу. Этого, однако, не наблюдается. Метаболизм вольбахии в целом организован таким образом, чтобы причинять хозяину наименьший вред, но и видимой метаболитической "пользы" эта внутриклеточная бактерия не приносит.

Главная функция митохондрий, если говорить упрощенно, состоит в синтезе АТФ за счет кислородного окисления пирувата - конечного продукта идущего в цитоплазме гликолиза. Произведенная митохондриями АТФ транспортируется в цитоплазму.

Родственники митохондрий и вольбахий, риккетсии, выкачивают АТФ из цитоплазмы хозяина в обмен на АДФ при помощи белков семейства TLC (Andersson et al., 1998). Риккетсии, таким образом, ведут себя как настоящие "энергетические вампиры" и представляют в этом отношении прямую противоположность митохондриям. В геноме вольбахии не обнаружены гены, ответственные за такой, с позволения сказать, мембранный транспорт АТФ. Вольбахия, по-видимому, ведет себя более скромно и причиняет меньший ущерб хозяину, ограничиваясь выкачиванием из его цитоплазмы некоторых аминокислот и углеводов. Однако и энергией в виде АТФ она своего хозяина , разумеется, не снабжает.


Схема метаболизма и транспорта Wolbachia pipientis wMel (из статьи Wu et al. (2004))

Хотя метаболизм углеводов у вольбахии в целом ограничен, у нее все же присутствует необходимый минимальный "комплект" белков, обеспечивающих полный цикл катаболизма углеводов (гексоз) с целью получения энергии. Гексозы (глюкоза, фруктоза) транспортируются из цитоплазмы хозяина. В "комплект" входят:

1) мембранный белок, обеспечивающий сопряженный с фосфорилированием транспорт гексоз в клетку;

2) гликолиз, начинающийся с фруктозо-1,6-дифосфата;

3) неокислительный пентозофосфатный путь;

4) полный цикл трикарбоновых кислот;

5) дыхательная электроннотранспортная цепь окислительного фосфорилирования.

Наличие собственных генов гликолиза отличает вольбахию от митохондрий и риккетсий (Andersson et al., 1998) и показывает, что она еще в меньшей степени, чем риккетсия, "комплементарна" нуклеоцитоплазме с точки зрения метаболизма. Вместе с тем она потенциально менее вредна, поскольку. перехватывает метаболиты у хозяина на более ранних этапах их биохимической "обработки" и берет на себя не только самые энергетически выгодные (аэробные) этапы катаболизма углеводов, но и менее выгодные анаэробные.

Большое число транспортеров аминокислот позволяет предположить, что вольбахии получают из них значительную часть энергии; кроме того, это позволяет вольбахии обходиться без многих ферментов аминокислотного метаболизма. Та же черта - наличие аминокислотных транспортеров и крайне неполный набор ферментов аминокислотного метаболизма - характерна и для реконструированной "протомитохондрии" - гипотетического предка митохондрий (Gabaldón, Huynen, 2003), и для риккетсий.


Это сообщение отредактировал radmar - 20.07.2006 - 14:16

Присоединённое изображение
Присоединённое изображение
PMПисьмо на e-mail пользователюСайт пользователя
Top
radmar
Дата 20.07.2006 - 14:00
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Сподвижник
****

Профиль
Группа: Пользователи
Сообщений: 927

Схема метаболизма и транспорта "протомитохондрии".
Из Gabaldón, Huynen, 2003. (Deduced from the orthologous groups present in its estimated proteome. Yellow boxes indicate the number of groups in that COG functional class. Boxes, arrows, and cylinders indicate pathways, enzymes, and transporters, respectively. Blue: proteins are mitochondrial in yeast or human. Orange: human and yeast orthologs have not been observed in mitochondria. Black: there is no human or yeast representative of this orthologous group.)

Помимо гликолиза, вольбахия располагает еще несколькими метаболическими путями, отсутствующими у риккетсии (в том числе синтез нуклеотид-монофосфатов, рибофлавина, деградация треонина, метаболизм пиримидинов и др.). Возможно, несколько большая биохимическая самодостаточность вольбахии по сравнению с риккетсией является одной из предпосылок большей эволюционной пластичности в смысле выработки различных средств воздействия на хозяина.

Предок митохондрий, по-видимому, как и вольбахия, обладал целым рядом метаболических путей, не связанных напрямую с синтезом АТФ (например, метаболизм фруктозы и маннозы, синтез липидов, нуклеотидов и витаминов). Многие из этих генов митохондриального происхождения перешли в ядерный геном, и соответствующие ферменты и метаболические пути стали функционировать в других частях эукариотической клетки (Gabaldón, Huynen, 2003). Вольбахия, напротив, оставила все подобные метаболические системы "при себе". Явных следов крупномасштабного переноса ее генов в геном хозяина не обнаружено.


Это сообщение отредактировал radmar - 20.07.2006 - 14:17

Присоединённое изображение
Присоединённое изображение
PMПисьмо на e-mail пользователюСайт пользователя
Top
radmar
Дата 20.07.2006 - 14:14
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Сподвижник
****

Профиль
Группа: Пользователи
Сообщений: 927

3. Регуляция
Эукариотическая клетка имеет целый ряд эффективных средств для регуляции деятельности митохондрий. В частности, сигналы передаются в митохондрию при помощи ионов Ca2+. Сигнальная роль ионов кальция в нуклеоцитоплазме обычно опосредуется специальными белками - кальмодулинами; в митохондриях ионы кальция действуют непосредственно на ферменты без посредничества других белков. Регуляция митохондрий осуществляется также при помощи цАМФ, которая действует через протеинкиназу А, или путем связывания с рецепторным белком внешней стороны внутренней мембраны митохондрии. Есть данные о регуляции функций митохондрий цГМФ и протеинкиназами C (Кулинский, 1997).

На изоображении внизу. Передача сигналов в митохондрию. Из статьи В.И.Кулинского

Ни одно из этих средств клетка хозяина не может использовать для регуляции деятельности вольбахии из-за отсутствия у последней соответствующих рецепторов, протеинкиназ и ионных каналов (у вольбахии нет мембранных каналов для транспорта ионов кальция, протеинкиназ А, рецепторов цАМФ и т.д.).

Самое главное средство, обеспечивающее нуклеоцитоплазме полный контроль над деятельностью митохондрий, несомненно, основано на том, что большая часть митохондриального протеома кодируется ядерными генами. Большинство из них имеют альфа-протеобактериальное происхождение и изначально находились в хромосоме предка митохондрий, но впоследствии были перенесены в ядерный геном. Экспрессия этих генов и последующая доставка соответствующих белков в митохондрии, естественно, находится под контролем ядерно-цитоплазматических сигнальных, регуляторных и транспортных систем.

Как говорилось выше, заметных следов переноса генов вольбахии wMel в ядерный геном хозяина не обнаружено. Следовательно, и это мощное средство воздействия не может использоваться клеткой в отношении паразитической бактерии.

Что ж, если средства управления митохондриями неприменимы к вольбахии, возможно, хозяин может регулировать ее жизнедеятельность какими-то иными способами, воздействуя на сигнально-регуляторные системы паразита? Однако и этот путь для хозяев вольбахии практически закрыт, поскольку вольбахия отличается почти полной редукцией сигнально-регуляторных систем.

У нее обнаружено только три гена, связанных с приемом и передачей сигналов (WD1216, WD1284, WD0221) и всего шесть предположительных регуляторов транскрипции (WD0453, WD0139, WD0140, WD0732, WD1064, WD1298). Скудный набор регуляторов отмечен и у других эндосимбионтов и объясняется обычно постоянством условий их обитания, что делает адаптивные модификации необязательными для выживания (Wu et al. 2004 ; Andersson et al. 1998; Read et al. 2000; Shigenobu et al. 2000; Moran and Mira 2001; Akman et al. 2002; Seshadri et al. 2003).

Нам представляется, что указанная причина может быть не единственной. Редукция сигнально-регуляторных систем делает внутриклеточных бактерий более независимыми от всевозможных сигналов, поступающих извне, то есть от хозяина, и сильно снижает вероятность того, что хозяин сумеет выработать какие-то способы управления симбионтом. Вольбахия фактически управляет репродукцией, развитием и даже эволюцией своих хозяев, и делает это так, как выгодно ей. Для этого она использует разнообразные и сложные сигнально-регуляторные системы эукариотической клетки, которые предоставляют ей множество потенциальных "зацепок" - точек приложения регулирующих агентов. У самой вольбахии таких точек приложения практически нет.


Это сообщение отредактировал radmar - 20.07.2006 - 14:22

Присоединённое изображение
Присоединённое изображение
PMПисьмо на e-mail пользователюСайт пользователя
Top
radmar
Дата 20.07.2006 - 14:27
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Сподвижник
****

Профиль
Группа: Пользователи
Сообщений: 927

Вольбахия как "антимодельный" объект для реконструкции происхождения эукариот


Таким образом, взаимоотношения клетки с митохондриями и вольбахией во многих отношениях представляют полную противоположность. Возникает вопрос: почему столь близкородственные виды микроорганизмов, как вольбахия и предок митохондрий, построили свои взаимоотношения с эукариотической нуклеоцитоплазмой на столь разных принципах? Или, более конкретно, почему митохондрия полностью "подчинилась" нуклеоцитоплазме, тогда как вольбахия, напротив, во многом сама контролирует ее функционирование?

Нам представляется, что ключом к этой загадке является тот факт, что большинство генов протомитохондрии были перенесены в ядерный геном на ранних этапах "эукариотизации", тогда как гены вольбахии в геном хозяина, по-видимому, практически не переносились. Включение митохондриальных генов в ядерный геном, интеграция их в ядерно-цитоплазматические генные сети и сигнально-регуляторные системы исключили всякую возможность "эгоистической" эволюции митохондрий. Вольбахия, напротив, сохранила достаточно высокий уровень самостоятельности не только в отношении экспрессии собственных генов, но и на метаболическом уровне. Это позволяет ей не только совершать время от времени "горизонтальные" переходы между разными видами хозяев, но и быстро эволюционировать "эгоистическим" образом, вырабатывая различные новые способы управления своими хозяевами, порой далеко не безболезненные для последних.

Согласно нашим представлениям о происхождении эукариот (Марков, Куликов, 2005), в эволюции предка нуклеоцитоплазмы был период активной инкорпорации чужеродного генетического материала. Нами обосновано предположение, что предком нуклеоцитоплазмы была архебактерия (возможно, метаногенная), которая в условиях кризиса, вызванного ростом концентрации кислорода, приобрела способность быстро и эффективно инкорпорировать в свой геном ДНК неродственных видов микроорганизмов. Эта архебактерия заимствовала гены и генные комплексы у разных бактерий, в первую очередь - анаэробных и микроаэрофильных бродильщиков. В итоге сформировался химерный микроорганизм с "архейными" системами репликации, транскрипции, трансляции и "базовой" регуляторикой, и с "бактериальным" метаболизмом и периферическими сигнально-регуляторными системами. Этот микроорганизм в дальнейшем приобрел эндосимбионтов - аэробных альфа-протеобактерий, ставших митохондриями.

Включение генов протомитохондрий в центральный (ядерный) геном, согласно этой теории, могло начаться даже раньше, чем сложилась эндосимбиотическая система, то есть в тот период, когда предок нуклеоцитоплазмы и протомитохондрии существовали еще порознь, но в тесном контакте в пределах одного и того же микробного сообщества. В этот период происходила взаимная "подгонка" метаболизма и сигнально-регуляторных систем этих двух микробов, готовившая почву для последующего их объединения в единый организм. После этого объединения перенос митохондриальных генов в центральный геном продолжался.

Вместе с тем существование такого гипотетического организма не могло быть ни долгим, ни стабильным. Благодаря эндосимбиозу с аэробной бактерией первичная причина перехода к такой стратегии была устранена и "кислородный" кризис в целом разрешен. После этого эукариоты, по-видимому, довольно быстро выработали мощные системы защиты от латерального переноса, вместо которого развились более сложные и при этом хорошо контролируемые средства рекомбинации, связанные с половым процессом (механизмы мейоза, слияния гамет, межвидовой репродуктивной изоляции).

"Запрет" горизонтального переноса, особенно сильно выраженный у Metazoa (к коим относятся все хозяева вольбахии), привел к тому, что новооприобретенные эндосимбионты, даже очень похожие на предков митохондрий, уже не могли (даже если бы захотели) "передать" свои гены в центральный геном, отдав их тем самым под контроль нуклеоцитоплазмы. Точнее, сама нуклеоцитоплазма не могла их принять.

В результате новые эндосимбионты (и эндопаразиты) сохраняют не только относительную самостоятельность, но и способность к "эгоистической" эволюции. Хуже того: поскольку у прокариот нет столь жестких ограничений латерального переноса, эти новые обитатели эукариотической клетки имеют возможность включить в свой геном и затем использовать в своих корыстных целях разнообразные регуляторные гены своих хозяев. Именно таким образом, по-видимому, внутриклеточные бактерии обзавелись анкириновыми белками - чисто эукариотическими регуляторами цитоскелета, митоза и других важных функций (вплоть до апоптоза).

В итоге сложилась ситуация, зеркально противоположная той, которая имела место при становлении эндосимбиоза с протомитохондриями.

Приведенные рассуждения, возможно, помогут лучше понять общие принципы эволюции симбиотических систем и систем "паразит-хозяин". По-видимому, в таких системах всегда имеет место определенное "взаимопроникновение" организмов, выражающееся самыми разными способами и проявляющееся на различных уровнях (генетическом, биохимическом, физиологическом, морфологическом, поведенческом). Каждый из двух компонентов такой системы приобретает те или иные черты другого (например, цветы энтомофильных растений часто похожи на тех или иных насекомых), либо некие комплементарные свойства, которые тоже можно рассматривать как своего рода "отпечаток" или импринтинг второго компонента. Возможно, ведущая роль как в физиологическом, так и эволюционном плане будет принадлежать тому из двух компонентов системы, который в большей степени сумеет "отразить" в своем строении, или каким-то образом "вобрать" в себя те или иные признаки (или, например, гены) второго компонента. Более перспективным в эволюционном отношении представляется тот вариант, когда ведущая роль достается более высокоорганизованному компоненту системы, т.к. способность к прогрессивной эволюции растет по мере повышения уровня организации. Если же, как в случае с вольбахией и ее хозяевами, главным становится более примитивный организм, такая система едва ли будет способствовать общему прогрессу своих составляющих.

PMПисьмо на e-mail пользователюСайт пользователя
Top
Sfairat
Дата 28.02.2007 - 14:22
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Попутчик
**

Профиль
Группа: Пользователи
Сообщений: 54

Ай да Владимир, он опять знал!!!

Цитата
Создан первый в мире препарат, который замедляет старение


В России создан первый в мире препарат, который замедляет старение и возвращает зрение.

Клинические испытания уникального препарата начнутся в этом году. О сути прорывной разработки корреспондент "РГ" беседует с руководителем группы ученых, директором Института физико-химической биологии им. А.Н.Белозерского МГУ, академиком РАН Владимиром Скулачевым.

Расплата за прогресс

Российская газета: Владимир Петрович, вы утверждаете, что старость - это расплата за то, что природа совершенствуется. Как это понять?

Владимир Скулачев: Природа постоянно изобретает механизмы, чтобы подстегивать и ускорять эволюцию. Один из них - старение. Приведу самый простой пример. Два зайца, умный и глупый. Пока молоды, они без проблем убегают от лисы. Но, когда постареют, умный убежит и успеет наплодить еще немало толковых зайчат, а глупый попадется в лапы хищника. Значит, уже не оставит потомства. Кстати, лиса - это и есть естественный отбор. А если бы зайцы все время оставались молодыми, то эволюция по уму не сработала бы.

Более того, замечено, что природа часто дает преимущества тем видам, представители которых умирают сразу после рождения потомства. Скажем, самка осьминога погибает после того, как из отложенных ею яиц появятся детеныши. И подобных примеров множество. Все это навело на мысль, что природа заложила в живых существах некий механизм старения и смерти клеток. За открытие генов самоубийства клеток в 2002 году была присуждена Нобелевская премия трем ученым - Бреннеру, Горовицу и Сульстону. Это явление назвали апоптоз. Так вот, программа самоубийства заложена во всех живых существах, чтобы ускорить процесс эволюции.

РГ: Но, замедляя старение, вы идете против природы?

Скулачев: Мы сознательно идем на отказ от эволюции, потому что современному человеку она не требуется. Он в ней нуждался, когда приходилось бороться за сущ ествование и приспосабливаться к среде. Но сейчас все иначе, мы среду приспосабливаем к себе. Если хотим летать, то не ждем - вдруг в ходе эволюции за сотни тысяч лет у нас все-таки вырастут крылья, - а строим самолет.

Кстати, наша эволюция - это путь в неизвестность. Совершенствование с точки зрения природы вовсе не означает, что она работает в интересах человека. Мы не знаем ее целей. А может, она приведет нас к катастрофе, и человек, выполнив какую-то свою функцию, исчезнет как вид. Конечно, это гипотетический вариант, но нельзя ничего сбрасывать со счетов.

Разве плохо, если человек не будет находиться во власти эволюции и неизвестности, а сам начнет регулировать свое будущее. Для этого и предлагаем один из механизмов - замедлить старение. А может быть, даже его отменить.

А вот рыбы не стареют

РГ: Но хорошо ли иметь предопределенное будущее? А может, в ходе эволюции у человека откроются телепатические или какие-то другие необычные способности...

Скулачев: А может, закроются и те, что уже есть? С такой логикой вообще лучше, чтобы мы быстрее умирали, тогда эволюция ускорится. Но кто на это согласится? Считаю, что человека надо освободить от мучительной старости с "букетом" болезней, он должен долго оставаться молодым. Для этого достаточно отменить в нашем геноме программу самоубийства организма. И такие примеры в природе уже есть.

РГ: Неужели нашлись смельчаки, которые посчитали себя совершенством и пошли против природы?

Скулачев: Например, не стареют щука и некоторые морские рыбы. Более 200 лет живет речная жемчужница, причем постоянно растет и с возрастом все интенсивней размножается. В конце концов она умирает, но не от старости и болезней. Дело в том, что ножка, на которой стоит раковина, не выдерживает ее веса. Раковина падает, ее засыпает илом, и моллюск умирает от голода.

Такая же ситуация и с гигантскими черепахами. Постоянно растущий панцирь становится таким тяжелым, что животное не может перемещаться и гибнет от голода.

РГ: Так давайте кормить их искусственно и получим бессмертных черепах.

Скулачев: И кормят. Например, те, которых описал еще Дарвин, живы до сих пор. Будут ли они жить вечно? Вопрос пока открыт. Может, сердце не выдержит, а может, возникнет какая-то другая аномалия. Неизвестно. Но принципиально важно, что они не стареют.

РГ: А как вообще могла произойти отмена программы старения у тех же щук или черепах?

Скулачев: Принципиально важно, что у "вечно" молодых практически нет врагов, а потому не работает один из важнейших механизмов отбора. Думаю, в какой-то момент появились мутанты, утратившие программу старения. И они прекрасно выжили, передав свои качества по наследству.

РГ: То есть мутанты отменили тот самый процесс харакири организма?

Скулачев: Думаю, да. Хотя как конкретно это происходило, пока наука не знает. Ведь клетка может покончить с собой самыми разными способами, например с помощью ядовитых форм кислорода. Именно этим направлением я и сейчас занимаюсь.

Честно говоря, никогда не думал, что приду в геронтологию. До этого много лет исследовал полезные функции кислорода. Он "сжигает" съедаемую нами пищу в митохондриях, которых называют электростанциями клетки, давая тем самым энергию для жизни организма. Оказалось, что в эту "топку" идет не весь кислород, небольшая его доля превращается в яд. Причем очень сильный, сравнимый с хлоркой. Чтобы с ним бороться, природа дала нам мощную антиоксидантную систему.

Но с годами она ослабевает, антиоксидантов становится все меньше, и тогда начинается накопление яда. Он бьет по клеткам, повреждая их гены. Когда этот дефект превышает некий критический уровень, дается команда на апоптоз - самоубийство клетки. Причем такой поступок - чистый альтруизм, чтобы спасти от яда другие клетки. Если в организме клеток гибнет больше, чем рождается, это и есть старение.

Молекула-электровоз

РГ: Идея омоложения понятна: надо восполнить утерянные с возрастом спасительные антиоксиданты. Как это делается?

Скулачев: Проблема - как их доставить в митохондрию, где образуется яд. Дело в том, что она окружена мембраной, которая не должна внутрь ничего не пропускать. Но в свое время мы вместе с Ефимом Арсеньевичем Либерманом открыли, что есть некоторые положительно заряженные ионы, которые легко просачиваются сквозь мембраны. Затем родилась идея молекулы-"электровоза": прицепить к иону какое-то вещество и доставить его в митохондрию.

Грузом и стал антиоксидант. Синтез и исследование этого нового вещества были проведены нашими учеными в последнее время. Удалось создать препарат, который живет в клетке не более 2-3 дней. Ведь мы играем в опасные игры. Если антиоксидант останется в ней навсегда, никто не знает, как он себя поведет в дальнейшем. Поэтому решено не рисковать, и теперь можно практически в любой момент остановить опыт. Увидев неблагоприятные эффекты, отменить терапию.

РГ: Но ведь апоптоз убивает не только постаревшие клетки, но и раковые. Нет ли опасности, что, борясь с одним, вы откроете дорогу куда более опасным болезням?

Скулачев: Как я уже говорил, существует более десятка вариантов апоптоза. Мы боремся лишь с одним, запускаемым от активных форм кислорода. Остальные остаются, в том числе и уничтожающие раковые клетки. В этом и состоит "изюминка" метода.

Скажу больше. Экспериментируя с мышами, нам удалось с помощью препарата победить некоторые виды рака, которые вызваны ядовитыми формами кислорода.

РГ: А какие результаты получены в борьбе со старостью?

Скулачев: Опыты мы проводили в основном над грызунами. Стареющих животных поили водой, где был разведен наш препарат. Время жизни таких мышей увеличивалось по сравнению с контрольными в среднем на треть. Еще более показательной была работа с мутантными крысами, страдающими прогерией - ускоренным старением. Наш препарат излечивал животных от множества старческих болезней, в частности остеопороза, нарушений формулы крови и репродуктивн ой системы, потери зрения.

На последнем надо остановиться особо, так как препарат успешно борется с катарактой и дистрофией сетчатки. Причем не только предотвращает, но и лечит старческую слепоту, чего пока не могут объяснить офтальмологи. Среди прозревших животных - собаки, кошки, кролики и две лошади. Зрение вернулось к ним после курса лечения, занимающего от двух до трех месяцев. Очень интересный эксперимент проведен на кроликах, у которых из-за страшной болезни - увеита - ослепли оба глаза. В один мы стали закапывать препарат, и он увидел свет.

Будет ли препарат столь же эффективен и для человека, пока говорить рано. В этом году клинические испытания только начинаются. Но могу сказать, что если глаз уже вообще не видит, то можно не бояться побочных эффектов. Хуже уже не будет, а улучшение может наступить.

РГ: В стенной газете вашего института сотрудники подтрунивают: шеф наконец-то решит главную проблему наших олигархов, которые не успевают за отведенный им срок жизни потратить свои деньги. А тут могут получить чуть ли не обеспечивающее бессмертие средство Макропулоса, придуманное писателем Чапеком.

Скулачев: Намек понял. Сразу хочу сказать, что если препарат с успехом пройдет все проверки и окажется на рынке, то он будет дешевым. Что касается бессмертия, то мы его не обещаем. Только продление молодости и избавление от мучительной старости.

Юрий Медведев

http://www.rambler.ru/news/science/0/9767736.html


Это сообщение отредактировал Sfairat - 28.02.2007 - 14:30
PMПисьмо на e-mail пользователю
Top
radmar
Дата 29.03.2007 - 10:45
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Сподвижник
****

Профиль
Группа: Пользователи
Сообщений: 927

Продолжение цикла статей, о клеточных паразитах ОРганизмов.

Генетический парадокс: маленький, сильно упрощенный геном вольбахии переполнен мобильными генетическими элементами


Геном вольбахии невелик по размеру (у штамма wMel - 1,267,782 пар оснований, 1322 "предсказанных" гена) , что вообще характерно для бактерий - облигатных внутриклеточных паразитов, переложивших значительную часть задач собственного жизнеобеспечения на хозяина. Авторы вышеуказанной статьи многократно подчеркивают, что геном вольбахии сильно упрощен (streamlined).
При этом, однако, в ее геноме обнаружено необычайно большое количество мобильных генетических элементов (МГЭ), в том числе три профага (а у некоторых других штаммов вольбахии обнаружены активные фаги), а также повторяющихся последовательностей. Это - уникальная особенность вольбахии, отличающая ее от всех остальных внутриклеточных бактерий. С точки зрения эволюционной генетики, здесь явный парадокс: с одной стороны, налицо ярко выраженная тенденция к упрощению (ничего лишнего!), с другой - рекордно большое количество МГЭ, которые, казалось бы, в ходе упрощения генома должны были быть элиминированы одними из первых, как вовсе не обязательные для выживания бактерии в ее весьма стабильной среде обитания - цитоплазме клеток хозяина.
Генетический анализ показал, что обнаруженные у вольбахии МГЭ отнюдь не бездействуют. Геном несет следы многочисленных и частых реорганизаций, связанных с перемещениями МГЭ, и с большим распространением повторов, которые могут служить сайтами внутригеномной рекомбинации. Сравнение геномов разных штаммов вольбахии подтверждает это. Еще более веским доказательством постоянно идущих у вольбахии активных перестановок участков генома является сравнение порядка расположения генов в кольцевых хромосомах вольбахии и ее ближайшего родственника - риккетсии. Набор генов у этих бактерий почти одинаков, однако в порядке их расположения в хромосоме не наблюдается практически никакого сходства. Судя по всему, мобильные элементы играли очень важную роль в эволюции вольбахии.
Например, есть данные, согласно которым фаг WO, которым заражены многие штаммы вольбахии, уже давно развивается вместе с ней, часто переносится от штамма к штамму, играет роль в ее эволюции и в общем – полезен ей (Masui et al., 2000).
По сравнению с другими (в том числе близкими) видами у вольбахии очень активно происходят также дупликации генов. Активно дуплицировались МГЭ, многие гены белков с неизвестной функцией, дуплицирован участвующий в репарации mismatch repair gene mutL и др.
Предполагается, что вольбахия “нахватала” мобильные элементы из какого-то внешнего источника (возможно, с помощью фагов) уже после разделения линий вольбахии и риккетсии, но до расхождения штаммов вольбахии (которое произошло примерно 100 млн. лет назад). Этот вывод основан на том, что у риккетсии соответствующие МГЭ отсутствуют, а у разных штаммов вольбахии они сходны между собой. К тому же, по-видимому, МГЭ вольбахии уже успели пройти т.н. "амелиорацию" (частоты использования разных кодонов обычно специфичны для разных организмов; это позволяет идентифицировать гены, недавно полученные путем горизонтального переноса; впоследствии "чужой" ген теряет свои специфические отличия, приобретая "рисунок", свойственный новому хозяину. Это и называется амелиорацией, и говорит о том, что свои МГЭ вольбахия приобрела достаточно давно).
Как же объясняют специалисты парадоксально большое число МГЭ в упрощенном геноме вольбахии? Предполагаемая причина (Wu et al., 2004) – слабое действие стабилизирующего/отсеивающего отбора по сравнению с мутациями и генетическим дрейфом, что обусловлено частыми “бутылочными горлышками” в популяциях вольбахии.
Однако это объяснение представляется нам не вполне удовлетворительным. Если бы и впрямь на вольбахию так слабо действовал стабилизирующий отбор, то ее геном должен был бы быть переполнен не только МГЭ, но и самым разнообразным другим "мусором" – псевдогенами и т.п. Однако этого не наблюдается. Вышеупомянутая "амелиорация" привнесенных МГЭ тоже вряд ли могла бы проходить в условиях такого слабого отбора. Более логичным кажется предположение, что МГЭ для чего-то очень нужны вольбахии, и поэтому сохраняются.
Может быть, они нужны для того, чтобы штаммы вольбахии могли справляться с "эволюционными кризисами", регулярно возникающими в ее "среде обитания" из-за быстрых эволюционных скачков, совершаемых хозяевами – например, дрозофилами, у которых стресс может вызывать активизацию их собственных МГЭ и взрывной мутагенез (см.: В.А. Ратнер. Внешние и внутренние факторы и ограничения молекулярной эволюции. 1993). Для дрозофил также характерно быстрое возникновение репродуктивной изоляции при экологической дивергенции, показанное экспериментально (Dodd, 1989).
Обсуждаемый "парадокс" можно соотнести с данными по мутационному процессу в природных популяциях Drosophila melanogaster (И.К.Захаров, "Мутации и мутационный процесс в природных популяциях Drosophila melanogaster". Дисс. докт. биол. наук. Новосибирск, 1995). У этих мух - хозяев штамма wMel - отмечены вспышки мутагенеза, синхронные на большой территории, причем многие из этих мутаций во время вспышек очень неравномерно распространены между полами (у самок частота мутации бывает в несколько раз выше, чем у самцов). Последнее говорит о возможной связи этих мутаций с передающимися по материнской линии внутриклеточными бактериями. Взрывы мутабильности у D.melanogaster в ряде случаев объясняются повышением активности МГЭ. Могут ли быть аналогичные «взрывы» у вольбахии, обладающей аномально большим числом МГЭ, и может ли быть тут какая-то связь с мутагенезом хозяина?
Хорошо бы, конечно, тщательно проверить, нет ли сходства между МГЭ у дрозофилы и вольбахии? Нет ли следов латерального переноса МГЭ между паразитом и хозяином? Например, мобильный элемент gypsy, вызывающий спонтанные мутации у дрозофилы, обладает свойствами и мобильного элемента и ретровируса, способного заражать через корм особей из чувствительных линий (Kim et al., 1994). Предварительные результаты в этой области, однако, говорят об отсутствии каких бы то ни было следов обмена генетическим материалом между вольбахией и ее хозяином - D.melanogaster.
В полном и подробном обзоре по биологии вольбахии (R. Stouthamer, J. A. J. Breeuwer, and G. D. D. Hurst. WOLBACHIA PIPIENTIS: Microbial Manipulator of Arthropod Reproduction. Annu. Rev. Microbiol. 1999. 53: 71–102.) основной вывод звучит как вопрос: What is it that gives Wolbachia such amazing plasticity? (Что же обеспечивает вольбахии столь удивительную пластичность?)
В фундаментальной работе по анализу генома вольбахии один из главных выводов тоже можно сформулировать в виде вопроса: почему же у вольбахии так много мобильных элементов и дупликаций?
Вывод напрашивается сам собой. Скорее всего, именно изобилие активных мобильных элементов обеспечивает вольбахии ее необычайную эволюционную пластичность. Необходимость сохранения пластичности, диктуемая жизнью в быстро эволюционирующих хозяевах, а также горизонтальными переходами вольбахии от одних хозяев к другим (часто - неродственным), в свою очередь, обуславливает сохранение МГЭ в геноме, несмотря на его общее упрощение.


Рабочие инструменты микроба-манипулятора


Разумеется, все вышесказанное - это лишь общие соображения, относящиеся к механизмам эволюции вольбахии и причинам ее эволюционной пластичности, но ничего не говорящие о тех конкретных механизмах (генах, белках и их комплексах), которые обеспечивают вольбахии контроль над размножением и развитием хозяина. Между тем анализ генома вольбахии позволяет выдвинуть ряд проверяемых гипотез о природе этих механизмов. Вполне очевидны три основные группы генов, являющиеся самыми "перспективными" кандидатами на роль регуляторов взаимоотношений с хозяином. Вот они:
1) Так называемые "поверхностные белки вольбахии", или поверхностные антигены - wsp (Wolbachia surface protein).
2) Белки, входящие в состав "секреторной системы типа IV" (type IV secretion system - T4SS) - устройства, обеспечивающего выведение белковых продуктов (а возможно, и нуклеиновых кислот) из бактерии в цитоплазму хозяина.
3) Белки с анкириновыми повторами (ankyrin repeats) - по своему строению это типичные эукариотические регуляторные белки. У эукариот белки с анкириновыми повторами участвуют в регуляции многих важных процессов, в том числе управляют функционированием цитоскелета.
Рассмотрим по порядку все три группы генов.


Поверхностные белки вольбахии (wsp)
Эти белки, располагающиеся на наружной поверхности вольбахии, с самого начала привлекали к себе наибольшее внимание исследователей. Оказалось, что последовательности генов wsp сильно варьируют у разных штаммов. Более того, эти последовательности настолько штаммоспецифичны, что по ним оказалось удобнее всего проводить классификацию разновидностей вольбахии (что сейчас и делается - нуклеотидная последовательность гена wsp является главным систематическим признаком в классификации вольбахий). Белок wsp к тому же является одним из наиболее сильно экспрессируемых, т.е. вольбахия продуцирует очень много молекул этого белка (Braig et al., 1998).
Известно, что поверхностные белки (антигены) бактерий часто играют ключевую роль в их взаимоотношениях с хозяином. Помимо этого общего соображения, об участии wsp в воздействии вольбахии на хозяина говорят следующие факты.
1) Как отмечено в нашем общем обзоре, самая главная манипуляция, совершаемая вольбахией над своими хозяевами (цитоплазматическая несовместимость) включает в себя элемент штаммоспецифического распознавания. Вольбахии, находящиеяся в яйцеклеке, распознают специфическую "метку", оставленную на хромосомах сперматозоида другими вольбахиями, живущими в семенниках самца. Если метка распознается как "своя", т.е. оставленная тем же самым штаммом, сидящие в яйцеклетке вольбахии спасают отцовские хромосомы от разрушения. Таким образом, уже сам факт обнаружения у вольбахии строго штаммоспецифичного белка должен был привлечь внимание. Такой белок может служить как "меткой", так и "распознающим агентом" (и даже, теоретически, тем и другим одновременно).
2) Действительно, уже в первой работе, посвященной выделению и изучению белка wsp (Braig et al., 1998), было показано, что вариации последовательности этого белка коррелируют со способностью определенных штаммов вольбахии вызывать цитоплазматическую несовместимость и "спасать" отцовские хромосомы (This sequence variation correlated with the ability of certain Wolbachia strains to induce or rescue the cytoplasmic incompatibility phenotype in infected insects).
3) Показана также корреляция вариантов wsp со специфической локализацией вольбахий в ооцитах и эмбрионах дрозофилы (“this localization is congruent with the classification of the organisms based on the wsp (Wolbachia surface protein) gene sequence”) (Veneti et al., 2004). В перемещениях вольбахии внутри клеток хозяина и в развивающемся эмбрионе большую роль играет взаимодействие бактерий с цитоскелетом. Вольбахии в яйце связаны с тубулиновыми микротрубочками; они концентрируются у полюсов митотических веретен и т.д.
4) Если белок wsp действительно играет важную роль во взаимодействии вольбахии с хозяином, то его эволюционные изменения должны у паразитических ("вредных") штаммов происходить быстрее, чем у мутуалистических ("полезных"). Дело в том, что в первом случае между паразитом и хозяином должна происходить своего рода "гонка вооружений", а во втором - они стремятся прийти к оптимальному компромиссу и стабилизироваться в этом состоянии к обоюдному удовольствию. Данная гипотеза была проверена и подтверждена биоинформационными методами (Jiggins et al., 2002). Сравнивались "вредные" вольбахии членистоногих с "полезными" вольбахиями нематод.
У штамма wMel в геноме присутствуют три паралогичных "варианта" гена wsp (собственно wsp, известный ранее и использовавшийся для систематики, wspB и wspC), причем они довольно сильно отличаются друг от друга (сходство wspB с wsp – 19.7%, wspC с wsp – 23.5%.). Изучен wspB (его ортологи) у других штаммов вольбахии и показано, что этот ген эволюционирует еще быстрее, чем wsp, и может тоже служить для систематики.
В последовательностях генов wsp вольбахии обнаруживается некоторое сходство с генами белков, регулирующих транспорт различных веществ (например, липопротеинов) из бактериальной клетки во внешнюю среду. Кроме того, нами обнаружено сходство wsp с некоторыми бактериальными белками-агглютининами, участвующими в специфическом связывании определенных протеинов.


Секреторная система типа IV, или в чем разница между половым процессом и инфекцией?


Вольбахия обладает сложным молекулярным аппаратом, служащим для вывода различных веществ из бактериальной клетки в цитоплазму хозяина. Называется этот аппарат "секреторная система типа IV" (Type IV secretion system, T4SS) (Masui et al., 2000). Его также называют "адаптированной системой конъюгации", поскольку эта система действительно развилась из аппарата конъюгации (полового процесса) - контролируемого обмена участками ДНК между родственными бактериями.
Конъюгационный аппарат состоит из трех частей: проводящего канала, расположенного в толще клеточной стенки; прикрепленных изнутри АТФ-аз - "моторчиков", обеспечивающих весь аппарат необходимой энергией; торчащего снаружи "пилуса" (множественное число - "пили") - трубочки, при помощи которой конъюгирующие бактерии, собственно, вступают друг с другом в контакт.
Многие патогенные бактерии научились использовать этот аппарат в несколько иных целях. Вместо того, чтобы в ходе полового процесса вводить через канал и пилус свою ДНК в родственную бактерию, они вводят разнообразные вредные вещества в клетки хозяина.
"Адаптированный аппарат конъюгации", или T4SS, лучше всего изучен у бактерии Agrobacterium tumefaciens, вызывающей опухоли у растений. Бактерия эта в высшей степени интересна. Ее называют "природным генным инженером". При помощи T4SS она вводит в клетки растений фрагмент своей ДНК в комплексе с белками. Гены бактерии экспрессируются в растительной клетке, что и приводит к развитию опухоли. Этого "природного генного инженера" и его уникальный аппарат для ввода ДНК в растительные клетки сейчас активно используют "обычные", т.е. не природные, а человеческие генные инженеры в своих экспериментах.
У других бактерий, обладающих T4SS (например, Bordetella pertussis, Helicobacter pylori, Brucella suis, Legionella pneumophila, Rickettsia prowazekii), насколько нам известно, этот аппарат используется для внедрения в цитоплазму хозяина различных белков, но не ДНК. Эти белки играют большую роль в вирулентности и патогенезе. Так, например, суперполиморфная кишечная бактерия Helicobacter pylori выделяет через T4SS в эпителиальные клетки хозяина белок CagA, который затем активируется неизвестным пока белком-киназой хозяина (фосфорилируются остатки тирозина в CagA). Активированный CagA включается в сигнально-регуляторные каскады эукариотической клетки, воздействует на цитоскелет и в конечном счете приводит к активизации образования псевдоподий эпителиальными клетками кишечника (Stein et al., 2000).
Важно отметить, что белки T4SS - отнюдь не только транспортировщики. Не только выводимые с их помощью макромолекулы, но и они сами активно взаимодействуют с хозяином. Так, обнаружены 4 белка растения Arabidopsis, которые специфически взаимодействуют с белком virB2, входящим в состав пилуса T4SS у Agrobacterium tumefaciens. Заражение приводит к увеличению их экспрессии. Трансгенные растения с подавленной экспрессией этих белков отличаются меньшей восприимчивостью к возбудителю (их клетки меньше изменяются под его воздействием, и образование опухолей замедляется или не происходит вовсе). Наоборот, при повышенной экспрессии этих белков растение становится более чувствительным к влиянию агробактериума (Hwang, Gelvin, 2004).



Реконструкция аппарата T4SS агробактериума (из статьи Cao, Saier, 2001.).


OM - наружная мембрана (у вольбахии собственная наружная мембрана редуцирована, вместо нее функционирует "хозяйская" мембрана, которой хозяин окружает бактерию). IM - внутренняя мембрана. B2, B3... - белки virB2, virB3 и т.д. (см. ниже).

Как видно из рисунка, белки virB2, virB3, virB5 образуют пилус, virB6-10 - канал, virB4, virB11 представляют собой внутренние мембранные АТФ-азы.
В геноме вольбахии гены vir собраны в два оперона (оперон - несколько генов, идущих в хромосоме подряд, и транскрибируемых вместе - получившаяся единая РНК потом режется на кусочки. Гены, входящие в один оперон, обычно тесно связаны друг с другом по своей функциональной роли). На рисунке показано строение vir-оперонов у вольбахии wMel, риккетсии (R.conorii) и агробактериума (A.tumefaciens).


Присоединённое изображение
Присоединённое изображение
PMПисьмо на e-mail пользователюСайт пользователя
Top
radmar
Дата 29.03.2007 - 10:54
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Сподвижник
****

Профиль
Группа: Пользователи
Сообщений: 927

Продолжение ...о клеточных паразитах ОРганизмов.

Видно сходство в строении оперонов T4SS у этих трех бактерий. Можно заметить, что у риккетсии и вольбахии - внутриклеточных бактерий - отсутствуют белки virB2 и virB5, образующие пилус. Очевидно, им не нужно вступать в контакт с наружной поверхностью клетки хозяина, поэтому и пилус им ни к чему. Белок virD4, имеющийся у всех трех видов, не имеет фиксированного положения в T4SS: он прикрепляется к транспортируемым макромолеклулам и каким-то образом помогает их транспортировке.
Белки вольбахии WD0856, WD0855, WD0854 очень похожи на virB6 и, вероятнее всего, участвуют в образовании основного канала T4SS. Белок WD0853 совершенно не похож на vir-белки, зато у него есть некоторое сходство с белками семейства SMC, которые способны связываться с хромосомами и регулируют митоз у эукариот. Это, таким образом, в высшей степени "подозрительный" белок (ведь вольбахия, как известно очень ловко умеет управлять митозом клеток хозяина). Белок WD0853, таким образом, заслуживает самого пристального внимания.
Имеющийся у внеклеточных патогенных бактерий белок VirB7 - липопротеин наружной мембраны, способный взаимодействовать сам с собой и с virB9, образуя дисульфидные связи. Гетеродимер VirB7VirB9 локализуется в наружной мембране и играет решающую роль в стабилизации остальных virB-белков в процессе сборки транспортировочной машины. Отсутствие белка virB7 у вольбахии и риккетсии согласуется с редукцией у них наружной мембраны, вместо которой функционирует мембрана хозяина, окружающая бактерию. Очевидно, что такое радикальное изменение строения наружного слоя клеточной стенки должно было сопровождаться соответствующими изменениями белков периферической части T4SS. Однако какие-то белки, аналогичные по функциям virB2, virB5, и особенно virB7 должны присутствовать у вольбахии, хотя бы для того, чтобы обеспечивать транспортировку макромолекул через хозяйскую мембрану. Какие же из белков вольбахии могут выполнять эту роль?
Крайне интересен тот факт, что в состав одного из T4SS-оперонов вольбахии входит белок wspB. Это явно указывает на тесную связь между секреторной системой типа 4 и wsp-белками. Связь может быть как структурной, так и функциональной. Добавим к этому еще упомянутое выше сходство последовательностей wsp с некоторыми бактериальными регуляторами транспорта макромолекул через клеточную оболочку. Кроме того, очевидно, что, поскольку и wsp-белки, и T4SS безусловно принимают самое активное участие в регуляции взаимоотношений вольбахии с хозяином, их деятельность, по идее, должна быть четко согласована. Возможно, белки wsp располагаются на наружной поверхности вольбахии в тесной ассоциации с "хозяйской" мембраной и наружными отверстиями каналов T4SS, на месте отсуствующих пилей.
Предполагаемая связь wsp c наружной мембраной, образуемой хозяином, наводит на мысль о возможной связи штаммоспецифичности wsp со специфическими свойствами мембран разных хозяев. Это предположение, однако, не соответствует наблюдаемым фактам. Во-первых, уровень сходства штаммов, определяемый по последовательностям генов wsp, мало коррелирует с таксономической близостью их хозяев. Известно много случаев, когда очень близкими штаммами заражены таксономически неродственные виды членистоногих (например, паразитические осы и те виды бабочек, в которых паразитируют их личинки). Во-вторых, проведено много успешных опытов по пересадке штаммов вольбахии от одного хозяина к другому, причем эффект, оказываемый на хозяина, определяется в большей степени штаммом, чем биологией хозяина. Следовательно, штаммоспецифичность wsp связана с чем-то другим.
Теперь попробуем собрать все в единую схему. Выше говорилось о:
1) возможной роли wsp в специфическом распознавании вольбахией "своих" меток на отцовских хромосомах после оплодотворения;
2) возможной непосредственной связи wsp с T4SS;
3) происхождении T4SS от конъюгационного аппарата.
Исходя из этого можно предположить, что специфическое распознавание, необходимое вольбахии для осуществления "цитоплазматической несовместимости", является производным (или, в более общем смысле - наследием) того механизма, который выработался у свободноживущих предков вольбахии для того, чтобы конъюгирующие особи могли отличать своих от чужих. Ведь обмен генами при конъюгации может происходить только между родственными бактериями (только в этом случае бактерия-реципиент приходит в т.н. "состояние компетентности" и принимает чужую ДНК). Конъюгационный аппарат, следовательно, должен содержать механизмы распознавания своих и чужих (какие-то специфические антигены и распознающие их рецепторы). wsp-белки могут быть производными или, по крайней мере, аналогами такого механизма.


Присоединённое изображение
Присоединённое изображение
PMПисьмо на e-mail пользователюСайт пользователя
Top
radmar
Дата 29.03.2007 - 10:59
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Сподвижник
****

Профиль
Группа: Пользователи
Сообщений: 927

Продолжение ...о клеточных паразитах ОРганизмов.

Анкириновые белки - набор отмычек к регуляторным системам хозяина?


Белки с анкириновыми повторами довольно редко встречаются у бактерий. Считается, что это типично эукариотические регуляторные белки, участвующие в разнообразных межбелковых взаимодействиях. Особенно важную роль они играют в регуляции деятельности цитоскелета. Возможно, бактерии получили эти белки от эукариот в результате латерального переноса (Bork, 1993).
Еще одной уникальной особенностью генома вольбахии оказалось наличие большого числа белков с анкириновыми повторами. У вольбахии штамма wMel таких белков 23 - намного больше, чем у любой другой бактерии. Что опять-таки удивительно, учитывая маленький размер генома вольбахии.
В статье Wu et al. (2004) указано, что по крайней мере некоторые из этих белков могут выводиться наружу через секреторную систему типа 4. Там же приводятся следующие факты, говорящие о том, что эти белки действительно могут регулировать клеточный цикл хозяина и/или взаимодействовать с его цитоскелетом:
1) Многие анкирин-содержащие белки эукариот присоединяют мембранные белки к цитоскелету;
2) Анкириновый белок бактерии Ehrlichia phagocitophyla связывает конденсированный хроматин хозяина и может быть связан с регуляцией клеточного цикла (Caturegli et al., 2000)
3) Некоторые белки, изменяющие активность белков-регуляторов клеточного цикла у D.melanogaster, содержат анкириновые повторы (Elfring et al., 1997)
4) Штамм вольбахии из осы Nasonia vitripennis вызывает цитоплазматическую несовместимость, возможно, воздействуя на те же самые белки-регуляторы клеточного цикла (Tram, Sullivan, 2002).
Некоторые из анкириновых белков вольбахии проявляют заметное сходство с различными регуляторными белками эукариот (включая D.melanogaster), способными связываться с важнейшими компонентами эукариотического цитоскелета - актином, миозином, кортактином. Есть сходство и с анкириновыми белками, регулирующими процесс апоптоза (программируемой клеточной смерти) (Shohat et al., 2002).
О том, что вольбахия способна взаимодействовать с цитоскелетом и влиять на его функционирование, говорят многие факты: ассоциированность вольбахий с микротрубочками и полюсами митотических веретен в яйце и эмбрионе у насекомых; вызываемые вольбахией нарушения митоза, в том числе изменения в движениях хромосом, в поведении отцовской центриоли в оплодотворенном яйце и т.д. Вспомним также, что по крайней мере в одном случае экспериментально подтверждено введение в клетки хозяина бактериями (Helicobacter pylori) через T4SS белков - регуляторов цитосколета.
По-видимому, белки с анкириновыми повторами – наиболее вероятные кандидаты на роль главных регуляторов воздействия вольбахии на размножение и развитие хозяина. Уникально высокое разнообразие эффектов, оказываемых вольбахией на хозяев, можно сопоставить с уникально большим числом анкириновых белков, имеющихся у этой бактерии.
PMПисьмо на e-mail пользователюСайт пользователя
Top
Luch
Дата 29.03.2007 - 20:06
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Соратник
***

Профиль
Группа: Пользователи
Сообщений: 119

Ещё про анкиринованные повторы:


Белковые пружины амортизируют наномашины
Наука
19.01.06, Чт, 14:50, Мск


Ученые из университета Дюка и медицинского института Говарда Хьюджеса обнаружили высокие эластичные свойства у белкового компонента, входящего в состав большинства протеинов, и предлагают использовать этот компонент в качестве микроскопического “амортизатора” или “клапанной пружины” для наномеханизмов.

Упругие свойства необычных белковых компонентов, так называемых анкириновых повторов, представляют большой интерес для биологов. Изучение свойств этих структур поможет понять, как живые организмы, включая и организм человека, реагируют на физические воздействия на клеточном уровне. Ученых в первую очередь привлекает возможность использования анкириновых повторов в качестве основы для создания биологических эластичных наноструктур и наноматериалов с изначальной способностью к самовосстановлению.
«Эластичные свойства присущи многим известным протеинам, но анкириновые повторы можно сравнить со стальными пружинами — настолько быстро они принимают исходную форму», — сообщает Пётр Маржалек (Piotr Marszalek), профессор механики и материаловедения из университета Дюка. «В процессе сжатия нанопружины генерируют силу, что тоже наблюдается впервые у белковых компонентов», — комментирует Ванн Беннетт (Vann Bennett), профессор клеточной биологии из университета Дюка.

Согласно результатам исследований, анкириновые повторы состоят из тандемных модулей приблизительно 33-х аминокислот. Их атомная структура очень необычна и представляет собой короткие антипараллельные альфа-витки, которые сами собираются в спирали. Ученые полагают, что благодаря такой структуре анкириновые повторы могут быстро восстанавливаться после растяжения. Альфа-витки — это обычные протеиновые структуры, состоящие из одной цепочки аминокислот, стабилизированной водородными связями.

Различные по длине анкириновые повторы обнаружены более чем в 400 протеинах человеческого организма. Они содержатся в клетках волос внутреннего уха, где играют важную роль в преобразовании акустических сигналов в электрические. Анкириновые белки также регулируют ионный обмен в мембране сердечной мышцы. В 2004 году группа ученых под руководством проф. Беннетта обнаружила связь мутаций гена протеина анкирин-Б с наследственной сердечной аритмией, которая может привести к внезапной смерти. «Все процессы, происходящие внутри организмов, требуют усилий, и клетки должны были приспособиться к этому. Возможно, назначение анкириновых „пружин“ — преобразовывать механические сигналы в биохимические», — предполагает проф. Беннетт.

Результаты исследований анкириновой структуры из 12 повторов позволили ученым предположить, что структуры из 24 и более повторов ведут себя как пружины. Проф. Маржалек и его коллеги исследовали процессы растяжения и сжатия анкириновых повторов с помощью атомного силового микроскопа и выяснили, что эти молекулы обладают линейной эластичностью, которую пока не удалось выявить у других протеинов, сообщает Physorg. Напряженность нанопружины росла прямо пропорционально степени растяжения, тогда как у других протеинов эта зависимость является нелинейной, что лучше согласуется с поведением полимеров. Кроме того, нанопружины могли восстанавливать свою первоначальную форму после неполного растяжения и не обнаруживали никаких признаков «износа» после многократных циклов растяжения-сжатия.

В настоящее время ученые работают над выяснением природы необычных свойств анкириновых повторов и их роли в анкириновых протеинах, а также исследуют более длинные «пружины» с целью анализа их эластичных свойств.

PMПисьмо на e-mail пользователю
Top
Rarog
Дата 14.04.2007 - 00:40
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Соратник
***

Профиль
Группа: Пользователи
Сообщений: 380

несколько цитат:
"Это конечно странно, но, занимаясь проблемой лечения рака, я, как и Болотов, тоже вышел на понимание способа продления жизни. Причем я тогда понятия не имел о существовании Болотова. Мне стали ясны причины, из-за которых человек может жить долго. Болотов говорит, что человек может жить 200-600 лет, а если научиться заменять ему лидирующую клетку, то и вообще сколько угодно. Причем при этом будут полностью сохранены память и приобретенные знания...."

"Новость номер раз.
Показывали вакцину против рака, которая в народе получила название вакцина Бритова. Ее использовали многие депутаты и сильные мира сего. По замыслу изготовителя, человек должен был переболеть болезнью, а потом у него усилится иммунитет, больше ничем вроде рака болеть не будет.
Эту вакцину хотели раздавать впоследствии всем россиянам в рамках государственной программы. Теперь за одно упоминание о программе можно вылететь с работы.
В больницу одного из городов попали две пациентки, которые попробовали данное лекарство. Одна из них через три дня скончалась. Оказалось, что вакцина есть не что иное, как яйца круглых червей. Ими часто заражаются люди, работающие на мясокомбинатах и употребляющие в пищу непрожаренное мясо. От данного червя погибли некоторые из экспедиций Севера, так как употребляли в пищу плохопрожаренное мясо медведя.
Глист поселяется в теле человека, спускается в кишечник и выпускает личинки. Личинки могут попасть в любой участок тела. Потом лечинки образуют особый известковый кокон, который не всегда можно удалить даже при помощи хирурга. Глисты парализуют мышцы человека, в результате чего у больных нарушается опорно двигательный аппарат.
Теперь самый прикол. Об этой вакцине хорошо отзывался Шандыбин. Теперь понятно, каким образом он резко похудел. Спасло его то, что вовремя обратился в больницу, а то бы помер."



в общих чертах ознакомился, слышал, будто существовала целая программа на правительственном уровне по вакцинации этой штукой всей России - "чтобы все долго жили и не знали несчастий..."http://sled-ok.by.ru/k/kollege/Plusin/Plus0813.htm
PMПисьмо на e-mail пользователю
Top
Rarog
Дата 14.04.2007 - 00:41
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Соратник
***

Профиль
Группа: Пользователи
Сообщений: 380

несколько цитат:
"Это конечно странно, но, занимаясь проблемой лечения рака, я, как и Болотов, тоже вышел на понимание способа продления жизни. Причем я тогда понятия не имел о существовании Болотова. Мне стали ясны причины, из-за которых человек может жить долго. Болотов говорит, что человек может жить 200-600 лет, а если научиться заменять ему лидирующую клетку, то и вообще сколько угодно. Причем при этом будут полностью сохранены память и приобретенные знания...."

"Новость номер раз.
Показывали вакцину против рака, которая в народе получила название вакцина Бритова. Ее использовали многие депутаты и сильные мира сего. По замыслу изготовителя, человек должен был переболеть болезнью, а потом у него усилится иммунитет, больше ничем вроде рака болеть не будет.
Эту вакцину хотели раздавать впоследствии всем россиянам в рамках государственной программы. Теперь за одно упоминание о программе можно вылететь с работы.
В больницу одного из городов попали две пациентки, которые попробовали данное лекарство. Одна из них через три дня скончалась. Оказалось, что вакцина есть не что иное, как яйца круглых червей. Ими часто заражаются люди, работающие на мясокомбинатах и употребляющие в пищу непрожаренное мясо. От данного червя погибли некоторые из экспедиций Севера, так как употребляли в пищу плохопрожаренное мясо медведя.
Глист поселяется в теле человека, спускается в кишечник и выпускает личинки. Личинки могут попасть в любой участок тела. Потом лечинки образуют особый известковый кокон, который не всегда можно удалить даже при помощи хирурга. Глисты парализуют мышцы человека, в результате чего у больных нарушается опорно двигательный аппарат.
Теперь самый прикол. Об этой вакцине хорошо отзывался Шандыбин. Теперь понятно, каким образом он резко похудел. Спасло его то, что вовремя обратился в больницу, а то бы помер."



в общих чертах ознакомился, слышал, будто существовала целая программа на правительственном уровне по вакцинации этой штукой всей России - "чтобы все долго жили и не знали несчастий..."http://sled-ok.by.ru/k/kollege/Plusin/Plus0813.htm
PMПисьмо на e-mail пользователю
Top
kwk36
Дата 22.11.2007 - 06:29
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Попутчик
**

Профиль
Группа: Пользователи
Сообщений: 19

Интересная тема, конечно. Жаль что заглохла, вопрос ведь открыт. Например никто не объяснил почему митохондрии скапливаются в основном в местах, где тратится энергия, хотя по идее должно было быть наоборот.
PMПисьмо на e-mail пользователю
Top
Rarog
Дата 27.11.2007 - 19:37
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Соратник
***

Профиль
Группа: Пользователи
Сообщений: 380

конечно, интересная, вот вы, kwk36, смогли-бы избавиться от митохондрий запросто - и, главное, для чего вам это надо?
PMПисьмо на e-mail пользователю
Top
Падший Ангел
Дата 28.11.2007 - 20:28
Написать ответЦитировать выделенный текст
Offline

Сподвижник
****

Профиль
Группа: Пользователи
Сообщений: 535

Седня смотрел за обедом канал Россмия - Бибигон. В обедню там показывают научное документальное кино, вот седня шла речь о биологии- ну вы понмаете что дгя геолога биология заключается в красивых девушках одетых в одни халатики smile.gif шутка
Ну так и вот о митохондриях которые были открыты в 40 года пр .вка а механизм их действия в 75 году. Как говорят буржуины -митохондрии являются аккомуляторами и производителями АТФ, т.е. стратегическим запасом организма для экстремальных нагрузок.

Жалко Клеопатра ушла отсель ..поправила бы и обяснила поятно


--------------------
Сайт о Геленджике, фото и форум http://www.eago.gelendzhik.ws/
Я пытался быть справедливым и добрым
И мне не казалось не страшным, ни странным,
Что внизу на земле собираются толпы
Пришедших смотреть, как падает ангел.
PMПисьмо на e-mail пользователюСайт пользователяICQ
Top
  Быстрый ответ
Информация о Госте
Введите Ваше имя
Кнопки кодов
Для вставки цитаты, выделите нужный текст и
НАЖМИТЕ СЮДА
Введите сообщение
Смайлики
:huh:  :o  ;)  :P  :D 
:lol:  B)  :rolleyes:  <_<  :) 
:angry:  :(  :unsure:  :wacko:  :blink: 
:blush:  :excl:  :bigwink:  :megalol:  :wow: 
         
Показать всё

Опции сообщения  Включить смайлики?
 Включить подпись?
 
0 Пользователей читают эту тему (0 Гостей и 0 Скрытых Пользователей)
0 Пользователей:

Опции темыСтраницы: (8) Все « Первая ... 5 6 [7] 8  Ответ в темуСоздание новой темыСоздание опроса

 

  Rambler's Top100 - Позиция в рейтинге, подробная статистика   Рейтинг@Mail.ru - ВИЗИТОВ ВСЕГО / СЕГОДНЯ / ХОСТОВ сегодня