![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
progenesА давайте еще поговорим о Deinococcus radiodurans? Хорошая дискуссия получается, мне понравилось, хочу еще! Коментарии все замечательные, много вопросов появилось, на некоторые уже есть ответы, не зря ее долбят уже пару десятилетий.
У меня сложилось впечатление, что эта бактерия представляется многим как какой-то стабильный организм, готовый и практически неизменный со времен первичного бульона или занесения из Марса. Во-вторых, наверняка кажется, что две-три мутации определили ее аномальную устойчивость. И, наконец, эволюционную теорию еще не успели разбавить в школах альтернативной теорией, как уже ясно, что не всем юным физикам и она по зубам. А у меня еще есть парочка интересных фактов из жизни Deinococcus radiodurans.
Посмотрим на любую бактерию глазами биолога. Это не просто одна клетка, это очень сложный механизм. ДНК не просто болтается в ней, она упакована, время от времени раскручивается вся, умножается перед делением или раскручивается частично, чтобы с нее могла считаться РНК нужного в определенный момент гена. Если ДНК рвется, то включается целый ряд механизмов по ее починке. Все это обслуживается огромным количеством белков и требует определенных условий. Если мы говорим об устойчивости к радиации, то ДНК одна из самых важных молекул, которая подвержена как самим гамма-фотонам, так и атакам свободных радикалов, образующихся при воздействии ионизирующего излучения. Поэтому именно к системам репарации ДНК, к генам, которые кодируют белки, ремонтирующие поломки, прежде всего приковано внимание ученых.
Как изучают эти белки? Во-первых, сравнивают их гены с уже известными и смотрят, что там у них есть такого, чего нет у других бактерий. После чего экспериментально проверяют - поочередно "выключают" репаративные гены и смотрят, какой же из них привел к такой устойчивости. Было бы очень занятно найти один такой ген, который придал бактерии такие качества, но боюсь вас разочаровать. Я вернусь к результатам чуть позже, а теперь посмотрим, что еще такого есть в этой бактерии.
С ДНК мы чуток разобрались. Что еще там есть такого в бактериальной клетке? Она синтезирует себе энергию, а также строительный материал для органелл. Да-да, те самые белки (аминокислоты), жиры и углеводы. На мембраны, на клеточную стенку, запасы какие-то на случай голода. При этом постоянно что-то расщепляет, считывает, транслирует, принимает сигналы внутри себя и из вне и так далее. Все это опять таки обслуживается белками, которые, как и ДНК, повреждаются свободными радикалами от ионизирующего излучения. И если ДНК сами белки могут починить, то кто починит белки, если они поломались?
Итак, в норме это все работает, живет и размножается, как тут шарахнуло большой дозой и по белкам (всем) и по ДНК (всей). У нормальной бактерии ВСЕ поломалось сразу и сдохло. И белки и ДНК. А у этой летального эффекта не наблюдается ВООБЩЕ, а наблюдается только замедление деления. Я думаю уже должно быть ясно, что это не ОДНА мутация и не ОДИН ключевой белок, и даже не ОДИН механизм. Это навело на мысль, что не только в эффективной репарации ДНК дело (хотя и в ней тоже). Сами белки как-то исключительно эффективно защищены от свободных радикалов. И действительно, оказалось, что клетки бактерии напичканы марганцем и содержат меньше железа, чем другие менее радиационно-устойчивые бактерии и именно марганец "гасит" супероксидный ион О2, в те время как железо делает из H2O2 опять HO. Высокую концентрацию марганца обеспечивают специфические марганцевые насосы. Похоже, что та же система защиты срабатывает и при высыхании, которое также приводит к образованию свободных радикалов.
С белками немного разобрались, но радиация, как мы помним, повреждает и ДНК, так что "оставшиеся в живых" белки немедленно принимаются за починку разрывов. Я тут поразмышляла, как бы это попроще это все описать, сейчас попробую. Во-первых, оказалось, что репаративные системы немногим только отличаются от таковых у кишечной палочки по структуре (хоть и отличаются), но значительно эффективнее в работе. Сравнивать с кишечной палочкой как-то не совсем серьезно, поскольку с реперативными системами и у нее не все ясно, поэтому взяли и сравнили эти системы Deinococcus radiodurans и у близкородственной Thermus thermophilus, которая не устойчива к радиации. И не только эти системы, а вообще на предмет посмотреть, как оно все это эволюционно развивалось.
С грем пополам восстановили облик общего предка устойчивых и не устойчивых к радиации видов. Получилось, что в процессе эволюции какие-то гены терялись, какие-то привносились, причем Deinococcus radiodurans похоже "нахватал" некоторых генов даже из ядерных организмов, например, из растений. Тут может показаться неувязочка со стабильностью к мутациям. D. radiodurans, конечно, генетически "стабильнее" других видов, но при этом он вполне компетентен для захвата чужеродной ДНК, которая, как правило, встраивается в мегаплазмиду, а не в хромосому до выяснения обстоятельств. Именно эта часть бактериального генома наиболее динамично изменялась. Сейчас будет про эволюцию и Дарвина.
Звезды так сложились, что если погадать накартах Таро программах MultiParanoid and DnaSP, то можно узнать, что "basal DNA repair machinery is subject to positive selection in ionizing-radiation-resistant bacteria". Выражаясь простыми словами: чем больше консервативен ген по структуре во времени и во всех организмах, это означает, что его функция исключительно востребована и любая мутация в нем нежелательна. Он находится под положительной селекцией. Если ген присутствует только в какой-то части особей в популяции и его нуклеотидная последовательность сильно отличается от особи к особи, то его функция на данный момент времени жизни популяции в определенный момент времени не эссенциальна. Он нейтральный.
Таким образом, защита от радиации заключается не только в чудесном марганце, защищающем белки от повреждений, но и в том, что ДНК репаративные гены судя по изменениям пребывали под влиянием позитивной дарвиновской селекции. И не один. Их все разделили на две группы.
Итак, посравнивали-посравнивали и обнаружили такие гены, много, которые разделили на две группы. В первую группу попали гены, которые находятся под позитивной селекцией у радиационно-устойчивых видов и под нейтральной селекцией в неустойчивых. В другую группу попали гены, которые находятся под позитивной селекцией у радиационно-устойчивых видов, а у нейстойчивых вообще отсутствуют за ненадобностью. И подавляющее большинство этих генов именно те, которые обслуживают механизмы репарации ДНК. То есть селекционный прессинг есть, но остается вопрос, откуда он? Самым вероятным объяснением остается перекрывание систем устойчивости к высыханию и радиации. Оба стресса приводят к образованию свободных радикалов, хотя уже показано, что это два различных пути утилизации стрессового сигнала: есть гены, выключение которых приводит к потере устойчивости к высыханию, но сохраняет устойчивость к радиации. Зато выключение отдельных ключевых генов не приводят к большой потере устойчивости к радиакции, а только кумулятивный эффект генетических поломок приводит к более-менее драматическому эффекту.
Я не знаю, насколько это все интересно, но мне кажется, что это все немного проясняет кое-что из таинственной жизниDeinococcus radiodurans . Это хорошо отлаженная машина по устойчивости к свободным радикалам, которая проходит постоянный эволюционный тюнинг как и все мы.
У меня сложилось впечатление, что эта бактерия представляется многим как какой-то стабильный организм, готовый и практически неизменный со времен первичного бульона или занесения из Марса. Во-вторых, наверняка кажется, что две-три мутации определили ее аномальную устойчивость. И, наконец, эволюционную теорию еще не успели разбавить в школах альтернативной теорией, как уже ясно, что не всем юным физикам и она по зубам. А у меня еще есть парочка интересных фактов из жизни Deinococcus radiodurans.
Посмотрим на любую бактерию глазами биолога. Это не просто одна клетка, это очень сложный механизм. ДНК не просто болтается в ней, она упакована, время от времени раскручивается вся, умножается перед делением или раскручивается частично, чтобы с нее могла считаться РНК нужного в определенный момент гена. Если ДНК рвется, то включается целый ряд механизмов по ее починке. Все это обслуживается огромным количеством белков и требует определенных условий. Если мы говорим об устойчивости к радиации, то ДНК одна из самых важных молекул, которая подвержена как самим гамма-фотонам, так и атакам свободных радикалов, образующихся при воздействии ионизирующего излучения. Поэтому именно к системам репарации ДНК, к генам, которые кодируют белки, ремонтирующие поломки, прежде всего приковано внимание ученых.
Как изучают эти белки? Во-первых, сравнивают их гены с уже известными и смотрят, что там у них есть такого, чего нет у других бактерий. После чего экспериментально проверяют - поочередно "выключают" репаративные гены и смотрят, какой же из них привел к такой устойчивости. Было бы очень занятно найти один такой ген, который придал бактерии такие качества, но боюсь вас разочаровать. Я вернусь к результатам чуть позже, а теперь посмотрим, что еще такого есть в этой бактерии.
С ДНК мы чуток разобрались. Что еще там есть такого в бактериальной клетке? Она синтезирует себе энергию, а также строительный материал для органелл. Да-да, те самые белки (аминокислоты), жиры и углеводы. На мембраны, на клеточную стенку, запасы какие-то на случай голода. При этом постоянно что-то расщепляет, считывает, транслирует, принимает сигналы внутри себя и из вне и так далее. Все это опять таки обслуживается белками, которые, как и ДНК, повреждаются свободными радикалами от ионизирующего излучения. И если ДНК сами белки могут починить, то кто починит белки, если они поломались?
Итак, в норме это все работает, живет и размножается, как тут шарахнуло большой дозой и по белкам (всем) и по ДНК (всей). У нормальной бактерии ВСЕ поломалось сразу и сдохло. И белки и ДНК. А у этой летального эффекта не наблюдается ВООБЩЕ, а наблюдается только замедление деления. Я думаю уже должно быть ясно, что это не ОДНА мутация и не ОДИН ключевой белок, и даже не ОДИН механизм. Это навело на мысль, что не только в эффективной репарации ДНК дело (хотя и в ней тоже). Сами белки как-то исключительно эффективно защищены от свободных радикалов. И действительно, оказалось, что клетки бактерии напичканы марганцем и содержат меньше железа, чем другие менее радиационно-устойчивые бактерии и именно марганец "гасит" супероксидный ион О2, в те время как железо делает из H2O2 опять HO. Высокую концентрацию марганца обеспечивают специфические марганцевые насосы. Похоже, что та же система защиты срабатывает и при высыхании, которое также приводит к образованию свободных радикалов.
С белками немного разобрались, но радиация, как мы помним, повреждает и ДНК, так что "оставшиеся в живых" белки немедленно принимаются за починку разрывов. Я тут поразмышляла, как бы это попроще это все описать, сейчас попробую. Во-первых, оказалось, что репаративные системы немногим только отличаются от таковых у кишечной палочки по структуре (хоть и отличаются), но значительно эффективнее в работе. Сравнивать с кишечной палочкой как-то не совсем серьезно, поскольку с реперативными системами и у нее не все ясно, поэтому взяли и сравнили эти системы Deinococcus radiodurans и у близкородственной Thermus thermophilus, которая не устойчива к радиации. И не только эти системы, а вообще на предмет посмотреть, как оно все это эволюционно развивалось.
С грем пополам восстановили облик общего предка устойчивых и не устойчивых к радиации видов. Получилось, что в процессе эволюции какие-то гены терялись, какие-то привносились, причем Deinococcus radiodurans похоже "нахватал" некоторых генов даже из ядерных организмов, например, из растений. Тут может показаться неувязочка со стабильностью к мутациям. D. radiodurans, конечно, генетически "стабильнее" других видов, но при этом он вполне компетентен для захвата чужеродной ДНК, которая, как правило, встраивается в мегаплазмиду, а не в хромосому до выяснения обстоятельств. Именно эта часть бактериального генома наиболее динамично изменялась. Сейчас будет про эволюцию и Дарвина.
Звезды так сложились, что если погадать на
Таким образом, защита от радиации заключается не только в чудесном марганце, защищающем белки от повреждений, но и в том, что ДНК репаративные гены судя по изменениям пребывали под влиянием позитивной дарвиновской селекции. И не один. Их все разделили на две группы.
Итак, посравнивали-посравнивали и обнаружили такие гены, много, которые разделили на две группы. В первую группу попали гены, которые находятся под позитивной селекцией у радиационно-устойчивых видов и под нейтральной селекцией в неустойчивых. В другую группу попали гены, которые находятся под позитивной селекцией у радиационно-устойчивых видов, а у нейстойчивых вообще отсутствуют за ненадобностью. И подавляющее большинство этих генов именно те, которые обслуживают механизмы репарации ДНК. То есть селекционный прессинг есть, но остается вопрос, откуда он? Самым вероятным объяснением остается перекрывание систем устойчивости к высыханию и радиации. Оба стресса приводят к образованию свободных радикалов, хотя уже показано, что это два различных пути утилизации стрессового сигнала: есть гены, выключение которых приводит к потере устойчивости к высыханию, но сохраняет устойчивость к радиации. Зато выключение отдельных ключевых генов не приводят к большой потере устойчивости к радиакции, а только кумулятивный эффект генетических поломок приводит к более-менее драматическому эффекту.
Я не знаю, насколько это все интересно, но мне кажется, что это все немного проясняет кое-что из таинственной жизниDeinococcus radiodurans . Это хорошо отлаженная машина по устойчивости к свободным радикалам, которая проходит постоянный эволюционный тюнинг как и все мы.
Tags:
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
Век живи - век учись.
Date: 2010-07-21 06:44 am (UTC)Я где-то высказывал подобное неверное утверждение? Типа всякий квант - фотон?
Я не говорил, что "гамма-фотон" - неверно. Это (было?) не конвенционально. В мое время (35 лет назад) говорили "гамма-кванты". Последние 30 лет я этой литературой практически не интересовался.
""Гамма-фотон" - вполне себе рабочее название. Достаточно часто-употребляемое."
Вы правы, но весьма "отчасти"
Гугель дает 677000 ссылок на "гамма-фотон". на первой странице студенческие рефераты и популярное бла-бла-бла.
Гугель дает 17100000 ссылок на "гамма-квант". на первой странице словари и профессиональная литература.
Хозяйку я не обижаю, а поправляю. Я вообще специалист по дефицитам терминальных компонентов комплемента и флавивирусным лихорадкам.
Re: Век живи - век учись.
Date: 2010-07-21 07:01 am (UTC)Хотя мне тоже интересно, какие тузы припрятал homounsapiens в рукаве.
Re: Век живи - век учись.
Date: 2010-07-21 07:14 am (UTC)Гамма-излучение начинается от 1 МэВ (чуточку больше), когда возможно рождение электрон-позитронных пар. Хотя все это условно, конечно. Ниже этого порога - рентгеновские фотоны. Ниже - видимые. Ну и так далее.
Re: Век живи - век учись.
Date: 2010-07-21 07:18 am (UTC)Если что, то я жду, когда вы признаете свою неправоту по поводу "горелой логики". А то насмешили меня, хоть я и дала вам возможность исправиться без потери лица.
Re: Век живи - век учись.
Date: 2010-07-21 07:29 am (UTC)Re: Век живи - век учись.
Date: 2010-07-21 07:30 am (UTC)Re: Век живи - век учись.
Date: 2010-07-21 07:56 am (UTC)Слив, увы, не защитан.
Date: 2010-07-21 08:03 am (UTC)Re: Век живи - век учись.
Date: 2010-08-16 05:39 pm (UTC)А может тут собака и порылась.
Date: 2010-07-21 07:56 am (UTC)В отличие от биологии и медицины, где у меня трудности с подбором русских аналогов.
Может англоспикеры и чаще пишут gamma photons, а за ними и те у кого физика англоязычная. Надо при случае человека в теме спросить.
Re: Век живи - век учись.
Date: 2010-07-21 07:04 am (UTC)Да. Нежели вы не замечаете?
Фотоны - это "кванты с длиной волны" близкой к видимому свету.
Вы правы, но весьма "отчасти"
Вам, конечно, виднее, мистер специалист по дефицитам и лихорадкам...
В риторике это называется эллипсис,
Date: 2010-07-21 07:23 am (UTC)Да, во в фразе опущено "каких мастей квант". Но для одних этоя и так ясно, а для других неважно.
Re: В риторике это называется эллипсис,
Date: 2010-07-21 07:29 am (UTC)Доказываем или извиняемся.
Re: В риторике это называется эллипсис,
Date: 2010-07-21 07:41 am (UTC)Re: В риторике это называется эллипсис,
Date: 2010-07-21 08:41 am (UTC)Щас,
Date: 2010-07-21 07:51 am (UTC)Re: Щас,
Date: 2010-07-21 08:00 am (UTC)Кыш
Date: 2010-07-21 08:14 am (UTC)Re: Кыш
Date: 2010-07-21 08:17 am (UTC)Да, не доставляет. Не боец и златоуст.
Date: 2010-07-21 08:43 am (UTC)... чо мне с мышами дискутировать. Я их режу.
(злобно)
хорошо вам, ботаникам!
а нам поганый брюссель в отзыве на проект, слава Богу уже утвержденный, пишет:
все у вас хорошо и даже с правами животных хорошо. Но недьзя ли все же как-нибудь сделать, чтобы мыши, в которых размножается смертельный вирус, не умирали, а, скажем, просто бюллетень на недельку брали?
Re: Да, не доставляет. Не боец и златоуст.
Date: 2010-07-21 08:49 am (UTC)Вот, минуту назад птичка принесла
Date: 2010-07-21 09:12 am (UTC)In a recent study at McGill University using diverse methods and chemicals, researchers caused pain they characterized as "moderate" to "severe" to unanesthetized mice. They observed and photographed the facial grimaces of the rodents as the animals responded to the pain. The aim was to develop a system for coding the severity of pain the mice felt through assessing the various facial grimaces the animals made in response to painful stimuli of varied intensity.
Techniques for producing pain in the unanesthetized mice included actions on the tails ( hot-water immersion, radiant heat, application of a binder clip exerting 700 g of force), injections of irritants into the feet (mustard oil, formalin, zymosan ), and induction of bladder inflammation with a chemical that causes "a painful cystitis in humans." Another technique to induce pain was intraperitoneal injection of acetic acid, which caused the mice to develop abdominal constriction and "writhes." Facial grimaces caused by post-surgical pain were observed by performing surgery upon mice, but administering no postoperative analgesics. Observations were also made of pain which followed injection of zymosan into the ankle joint. The authors also state they assessed facial grimaces produced in mice by another "14 commonly used preclinical pain assays."
The researchers concluded that a "mouse grimace scale" could be constructed from five facial grimaces characteristic of animals feeling "moderate" and "severe" pain. These were: orbital tightening, nose bulge, cheek bulge, ear position change, and whisker change.
The authors stated in their Online Methods that "All animal experiments were approved by the McGill University (Downtown) animal care and use committee".
"Coding of facial expressions of pain in the laboratory mouse," Nature Methods, 7(6) June 2010, 447-449, plus 3 pages of Online Methods (doi:10.1038/nmeth.1455) Authors: D.J. Langford, A.L.Bailet, M.L. Chanda and 16 others. Study conceived and directed by co-author Jeffrey S. Mogil, PhD, Professor and Canada Research Chair in Genetics of Pain, Dept. of Psychology, McGill University, Montreal. "
блаблалбла
What is Your Judgement?
WE INVITE YOU, our readership of scientists supportive of both research and laboratory animal welfare, to comment on the McGill Study reported, and the "evaluation" of it published subsequently. Invitations to comment have also been sent to leading specialists, and to the two professors and the journal mentioned.
A.Is this research compliant, or not, with the best practices, regulations, and ethics applicable to laboratory animal usage and welfare? If there are shortcomings, what are they? How could they have been remedied?
B. Was the McGill University "animal care and use committee" wise in approving this study? Would you have sought additional information or recommended any changes in the research before it was approved?
C. Should the reviewers and editors at Nature Methods have questioned anything about the lab-animal welfare aspects of the original article before publishing it? Would this have been a proper role for a journal?
D. Should the“Evaluation” of the initial article, have raised questions about McGill researchers causing “severe” pain to unanesthetized mice?
E. Is any further inquiry or action warranted by academic or governmental authorities on any “laboratory animal welfare” aspects of this matter?
ЧСВ
Date: 2010-07-21 08:42 am (UTC)