Узловой элемент: учёные обнаружили в клетках человека новую форму днк

Интересные факты и истории

1. Сумма длины молекул ДНК человека равна полутора тысячам длины от Земли к Солнцу.

2.Человечество пользуется только тремя процентами возможностей, предоставленных ему структурой дезоксирибонуклеиновой кислоты.

3.Организм человека способен сам себя лечить, омолаживать. Возможность этого заложена в генах.

4.Ресурс дезоксирибонуклеиновой кислоты предусматривает биологическое существование человеческих особей до тысячи лет.

5.После ограбления в одном из ювелирных салонов полиция отдала на исследование перчатки, которые грабитель оставил на месте преступления. Полиция, проведя исследование ДНК из перчаток и найдя подозреваемого, обвинение предъявить ему не смогла. Дело в том, что у подозреваемого был брат-близнец с идентичными генами, поэтому кто из них ограбил салон и как определить виновного – непонятно, других улик не нашли.

6.В американском штате Мэриленд произошел забавный случай: при анализе ДНК матери и троих ее детей исследование показало, что она – неродная мать своим детям. Это подняло много шума, сомнений и домыслов. Поскольку женщина была на восьмом месяце беременности четвертым ребенком, после его рождения был проведен анализ на установление материнства. Оказалось, что ее новорожденный малыш – тоже не ее! Когда исследовали данные матери, выяснилось, что яйцеклетка ее матери была оплодотворена сперматозоидами двух разных мужчин, поэтому последовательность молекул ДНК неодинаковая на разных участках ее тела.

Новая деталь в старом вопросе

По мнению российских исследователей, новое открытие не поменяет глобально научную картину мира, но внесёт важную деталь в понимание того, какой может быть ДНК.

Также по теме

«Перспективы бесконечны»: как новый метод генетической модификации может повлиять на технологический прогресс

Микробиологи из Университета Тафтса (США) перестроили геном микроорганизмов, которые участвуют в синтезе промышленно значимых веществ….

«Открытие явно упало не с неба. Узлы из нуклеиновых кислот изучают достаточно давно. В советское время на эту тему даже вышла книжка Максима Франка-Каменецкого, обнаружившего трёхспиральную форму ДНК (также известную как H-форма. — RT). Нуклеиновые кислоты могут принимать самые сложные конфигурации и выполнять при этом различные функции. С 1970-х годов это было известно в отношении РНК. Тогда были сделаны открытия, которые легли в основу концепции РНК, согласно которой жизнь началась не с ДНК, то есть белков, а с РНК, которая существовала ещё до клетки: жизнь уже была, а клетки ещё не было. Благодаря своей способности принимать различные формы РНК могла и может выполнять и строительные функции, и переносить информацию. ДНК по своей структуре имеет некоторые отличия от РНК. Активность ферментов ДНК зависит от их структуры, от того, как они скручены

Довольно важно находить новые формы ДНК, позволяющие понять, какую ещё роль они могут играть для нашего организма», — сообщила в беседе с RT доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории анализа генома Института общей генетики им. Н.И

Вавилова РАН Светлана Боринская.

В следующих исследованиях биологи планируют выяснить, какими функциями обладают i-мотивы, а также как они влияют на здоровье человека.

Непостоянные мотивы

В 1953 году генетики Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик открыли двойную спираль ДНК. В ней азотистые основания (аденин, гуанин, тимин, цитозин) первой цепи в строгом соответствии соединяются с основаниями второй цепи: например, аденин соединяется только с тимином.

Учёные из Института медицинских исследований Гарвана (Австралия) обнаружили в клетках человека принципиально новые формы организации ДНК. В ней азотистые основания, например цитозин, сплетаются с цитозином не на противоположной, а на одной и той же цепи, образуя соединение, напоминающее узел. Впервые биологам удалось получить столь необычные формы ДНК в конце XX века в лабораторных условиях. Наиболее благоприятной для этих «конструкций» ДНК оказалась кислая среда, нетипичная для организма человека, поэтому учёные не надеялись обнаружить подобные структуры в живых клетках.

Чтобы найти необычные узлы внутри клетки, учёные создали крошечный зонд — фрагмент антитела, который умеет распознавать узлы ДНК. Благодаря этому зонду в ядрах нескольких типов человеческих клеток были найдены узлы ДНК. С помощью специальных флуоресцентных маркеров генетики смогли «подсветить» области, где располагались новые формы ДНК, которые они назвали i-мотивами. Светящиеся отметки то исчезали, то появлялись снова. В результате исследователи пришли к выводу, что, образовавшись, новая форма ДНК распадается, а затем формируется вновь на различных стадиях жизни клетки.

«Мы думаем, что формирование и распад i-мотивов ДНК позволяют им «включать» или «отключать» работу определённых генов, а также влиять на скорость считывания информации с этих генов», — отметил Дэниел Крайст.

Учёные считают, что именно из-за своего «непостоянства» новая форма ДНК долгое время ускользала от их глаз.

• globallookpress.com

Факты из истории

 В истории изучения дезоксирибонуклеиновой кислоты если несколько интересных фактов, некоторые из которых могут в бедующем раскрыть весь генетический потенциал человека, и в корне изменить нашу жизнь:

•  В генах человека заложена способность к самоизлечению и самоомоложению. Что будет, когда наука откроет эти механизмы?
•  Пока наука имеет представление о том, как работает 3% всей структуры молекулы наследственности и в них уже входит почти все о здоровье, питании и наследственных болезнях.
•  С изучением дезоксирибонуклеиновой кислоты ученые пришли к выводу, что потенциально человек может жить до тысячи лет.
•  В штате Мэриленд, США, булл проведен интересный ряд анализов. Один из тестов на биологическое родство показал, что у некой американки все её три дочери ей не родные. Женщина была беременна четвертым ребенком, но, когда он родился, тест показал, что и этот ребенок женщине не родной! Как такое может быть? Может слухи о телегонии и мифичны, но этот случай показал, что женщину могут одновременно оплодотворить двое мужчин, что и привело к таким странным результатам тестов.

А так же полезные статьи читайте на нашем сайте Mygenetics.ru

Первая настоящая фотография ДНК человека

В середине 1953 года, основываясь на материалах исследований всемирно известных ученых Розалинд Франклин и Мориса Уилкинсома, была выдвинута и доказана версия о структуре ДНК. Ее изобразили в виде двойной спирали. Авторство принадлежит двум светилам науки: Фрэнсису Крику и Джеймсу Уотсону.

К такому решению они пришли, имея на вооружении только косвенные наблюдения структуры ДНК. То, что кислота имеет такую форму, доказали, применяя кристаллографический рентгеновский способ. Метод заключается в отражении рентгеновских лучей от молекулы. Однако, эти фото были не настоящими, а лишь воспроизведениями от отскакивающих лучей.

Со временем изображения получались более усовершенствованные, но настоящими фотографиями их назвать нельзя.

Возможности, которые открывает исследование ДНК

Поскольку данные о возможностях дезоксирибонуклеиновой кислоты расшифрованы лишь на несколько процентов от возможного, масса лучших умов мира работает в этом направлении. Этой молекуле предписывают возможность быть информационным лекарством для всех неизлечимых болезней.

Совместные исследования российских и американских ученых имеют конкретные подтверждения о возможности лечения онкологических заболеваний информационным способом. Оказывается, информацию, находящуюся в клетках человеческого организма, можно «стирать», «перезаписывать», то есть менять неправильную информацию на правильную. В раковые клетки внедряли здоровые гены. Эффект был недолговечный, но он подсказал верное направление исследований. За словами Рея Курцвейла, для возможности полного «выключения» неизлечимых заболеваний и даже поворачивания вспять процесса старения нужно десять — пятнадцать лет системных исследований и экспериментов в области генетики.

Планируется изменение принципа медицины будущего: не бороться с последствиями, а, проанализировав геном человека, действовать на ранних этапах и прогнозировать вероятность заболеваний.

С удешевлением многих исследований появляется возможность персонализации медицины. Информация о генетической предрасположенности человека, о приобретенных патологиях может быть у врача всегда под рукой и будет способствовать избеганию рисков неверного диагноза или запущенных форм болезней, грозящих перейти в хронические.

Нельзя недооценивать роль ДНК в выращивании человеческих органов для трансплантации и создания неких «биочипов», способных не только избавлять от заболеваний, но и восстанавливать равновесие в работе систем всего организма.

Abstract

Ученые из Университета Генуи в Италии разработали технологию электронной микроскопии, которая позволила впервые рассмотреть витки на ДНК. Работа опубликована в журнале Nanoletters, а ее краткое содержание приводит New Scientist.

Для получения изображения ученым пришлось создать совершенно новую подложку, на которой фиксировалась нуклеиновая кислота. На ней имелись микроскопические опоры, между которыми была натянута нить ДНК, при этом под молекулой в подложке проделывалось отверстие для электронных лучей.

В результате, ученым удалось получить изображение, на котором четко видны бороздки A-формы ДНК.

Толщина молекулы на изображении не соответствует действительности. Возможно, это связано с тем, что в работе использованы не одиночные молекулы, а тяжи из шести нуклеиновых кислот. Невозможность работать с одиночной ДНК авторы объясняют недостаточной чувствительностью матриц, которые фотографируют электроны. Из-за этого за время нужной экспозиции изображения одиночные молекулы успевают разрушиться под воздействием бомбардировки электронами.

Новая технология позволит изучать ДНК-белковые взаимодействия (например, места посадки транскрипционных факторов) непосредственно на индивидуальных молекулах нуклеиновых кислот.

Ранее другая группа ученых научилась с помощью атомно-силовой микроскопии определять в ДНК последовательность нуклеотидов.

http://earth-chronicles.ru/news/2012-12-11-35910

Ученые получили «фотографию» ДНК

Энзо Ди Фабрицио совместно с коллегами разработал уникальную методику нанесения образца. Ученые использовали кремниевую подложку. Дело в том, что наноразмерные столбики кремния обладают водоотталкивающим свойством, благодаря чему при нанесении на них раствора с ДНК влага очень быстро испаряется, и остаются только растянутые молекулы, готовые к съемке. Кроме того, исследователи сделали в подложке множество отверстий, через которые пропустили пучки электронов. Так им удалось повысить разрешение изображения.

В результате ученые запечатлели на фотографии «канат», образованный двойными спиралями ДНК, который внешне похож на штопор с плотными витками. Пока ученые смогли сфотографировать только нити из шести молекул, которые закручены вокруг седьмой. Проблема получения одиночной спирали заключается в том, что она мгновенно разрушается потоком электронов с большой энергией, которые используются в просвечивающем микроскопе.

Исследователи собираются в будущем изучить, как молекулы ДНК взаимодействуют с другими активными молекулами, к примеру, РНК и белками. Сейчас же они пытаются улучшить технологию подготовки образцов и найти более чувствительные детекторы с более «спокойными» электронами, чтобы получить фотографию не «компашки» молекул, а единичной двойной спирали ДНК.

ЧТО ТАКОЕ ДНК?

В каждой клетке твоего тела есть чертеж, по которому организм сам себя строит. Этот чертеж хранится в молекулах ДНК. Ты еще не родился и находишься внутри мамы, а в твоей ДНК уже записано, как станут работать твои органы, какая у тебя будет внешность и даже каковы твои шансы чем-то заболеть. У этой инструкции очень долгая история. Ты получил ее от своих родителей (половину от мамы, половину от папы), а они — от своих. Ты тоже передашь такой чертеж своим детям. И так часть той программы, по которой сейчас работает твой организм, попадет в будущее — к твоим потомкам. Но что же это за инструкция и как наше тело ее читает?

ЧТО ЗАПИСАНО В ДНК?

Молекула ДНК — это две очень длинные нити, закрученные в спираль. Они состоят из четырех повторяющихся химических соединений. У этих соединений громоздкие химические формулы, и для удобства биологи договорились обозначать их просто буквами: A, T, Г и Ц. Поэтому и говорят, что вся информация в ДНК «записана буквами». Последовательностью этих букв определяются разные признаки в организме. Например, при одной последовательности глаза будут голубыми, а при другой — карими. Из-за разницы в буквах кто-то лучше распознает фальшивые ноты, а кто-то хуже; на кого-то лекарства действуют сразу, а кому-то нужно подождать.

КАК КЛЕТКИ ПОНИМАЮТ ИНСТРУКЦИИ ДНК?

Задача каждой клетки организма — синтезировать (производить) определенные белки. Клетки поджелудочной железы, например, производят белки, помогающие пищеварению. А в клетках внутренней оболочки глаза под действием света образуются вещества, благодаря которым у нас цветное зрение. Но как клетка понимает, какие именно вещества ей производить? Ответ она находит в ДНК. Последовательность букв на небольшом участке ДНК — это и есть рецепт нужного белка. С помощью сложной молекулярной машины клетка читает чертеж-инструкцию и переписывает буквы на более мелкие молекулы. А эти молекулы уже доставляют инструкцию на специальный биохимический завод внутри клетки, где и производятся белки.

КАК ИНСТРУКЦИЯ ПОПАДАЕТ В КАЖДУЮ КЛЕТКУ?

Каждой клетке нужна инструкция. Поэтому всякий раз, когда клетки организма делятся, ДНК копируется. Для этого необходимо сначала правильно раскрутить и распутать спираль ДНК. А потом еще один биохимический завод на каждой половинке ДНК достраивает из букв A, T, Г и Ц вторую половинку спирали. Буква А всегда соединяется с Т, буква Г — с Ц, поэтому копирование получается точным.

Как «распинали» ДНК

Впервые удалось сделать фото спирали ДНК под микроскопом по-настоящему, лишь по истечении почти шестидесяти лет. Авторство принадлежит команде профессора итальянского университета Энца ди Фабрицио. Осуществить мечту многих светил науки получилось с помощью инновационных технологий в области электронных микроскопов.

Первые фото волокон ДНК

К успеху задумки ученых привели передовые методики в полупроводниках и специальном оборудовании, главным из которых являлся микроскоп с высокой чувствительностью. Для осуществления манипуляции подготовили поверхность, с которой торчали кремниевые стержни. Всю подготовленную поверхность покрыли жидкостью, содержащей ДНК. Воду мгновенно выпарили, и молекулы ниток ДНК оказались «распятыми» на кремниевых стержнях. На следующем этапе нити облучили мощными электронными лучами. Это произошло из крошечных отверстий, которые предварительно были оставлены на основании поверхности. Фотоснимок получился довольно высокого расширения. На некоторые фото сделанных под микроскопом – изображение целых клубков дезоксирибонуклеиновой кислоты, поскольку нити молекул просто снес мощный поток электронов. Однако, на нескольких фото удалось поймать одиночные нити, а на некоторых – даже разъединенные спирали.

В планах на будущее – внести коррективы по использованию микроскопов и оборудования для съемки, сделать его более чувствительным. Это даст возможность облучать молекулы ДНК менее интенсивно, чтобы не допускать разрыва нитей.

Что дало получение этого фото? Возможность более детального исследования и установления связей между звеньями молекулы, ее цепочками, спиралями. Появились перспективы отследить взаимодействие дезоксирибонуклеиновой кислоты с РНК, белками, что, в свою очередь, станет панацеей в решении проблем здоровья человека.

ДНК под микроскопом

Под обычным микроскопом ДНК не рассмотреть: они подходят для изучения клеток, вирусов, состава крови и т.д. А электронным микроскопам нашего времени не хватает чувствительности, что бы показать детали строения нитей дезоксирибонуклеиновой кислоты. Так же современные цифровые микроскопы просвечивают образец потоком электронов, и этот поток слишком силен, он может повредить цепочки молекулы наследственности или вовсе их разорвать. Но это ограничение будет преодолено уже в ближайшее время, что позволит более детально изучить строение молекулы наследственности и ее взаимодействие с РНК.