Рубрика: Генетики Страница 502 из 568

Устойчивые биологические часы не бегут

Компьютеры, крысы и монстры Хилы все требуют, чтобы точные внутренние часы функционировали должным образом. Теперь, это появляется, люди — также. Исследователи сообщают в сегодняшней Науке, что наши внутренние часы или циркадный ритм, тикают по точному 24-часовому, 11-минутному графику. Противоречащий общепринятому мнению, часы бегут при точно том же уровне у пожилых людей как у молодежи. Путем понимания, как внутренние часы обычно работают, врачи могут быть в состоянии обнаружить ускоренные циркадные ритмы, ответственные за беспорядки сна.

Внутренний хронометрист мозга, названный superchiasmatic ядром (SCN), служит своего рода основным контролем для температуры тела, гормональные уровни в крови, и — наиболее заметно — желают спать. Когда лишено солнечного света и других сигналов, внутренние часы людей, казалось, изменились с 13 до 65 часов со средним числом 25. Но в 1996, Чарльз Кзейслер, нейробиолог в Гарвардском университете, обнаружил, что лампочки достаточно ярки для сброса наших внутренних часов — и вероятно исказили предыдущие исследования.

В новом исследовании бригада Кзейслера изолировала 24 волонтера, некоторые в их 20-х и некоторые в их 60-х, в течение месяца в комнате без сигналов внешнего времени, которые могли бы перезагрузить их внутренние часы. Они осветили комнаты с лампочками на 10 ватт, включенными и прочь на регулярном 20-часовом или 28-часовом цикле. (Это было достаточно далеко от естественного ритма, чтобы помешать внутренним часам перезагружать себя.) После измеряющихся гормональных уровней, температуры тела, и делающий запись привычек сна, ученые нашли, что циркадные ритмы были намного более непротиворечивыми, чем в более ранних исследованиях: у Только двух волонтеров были ритмы, отклонившиеся от 24-часового, 11-минутного, среднего больше чем на 10 минут.

Открытие укрепляет важность надежных внутренних часов, по словам Роберта Мура из университета Питтсбурга, обнаружившего SCN. «Безусловно, природа не перешла бы к проблеме построить такие изящные, функциональные, и длительные часы, если бы это не было критически важно по отношению к нам в течение наших жизней», говорит Мур. Он добавляет, что методы Кзейслера могли бы привести к лучшему обнаружению, и лечение людей с «фазой задерживают нарушение сна», форма бессонницы, как правило, начинающейся в подростковых годах.

Чемпион ДНК размера пинты

МАДИСОН, ВИСКОНСИН — Большие органы могут идти с большими мозгами, но размер означает мало когда дело доходит до того, сколько ДНК организм может упаковать в каждой клетке. Исследователи обнаружили первое млекопитающее — вид мышей в Аргентине — который несет дополнительный набор хромосом и может иметь потомков. Открытие, сообщил здесь 25 июня при Развитии ‘о 99 встречах, опрокидывает долго проводимое понятие, что двойное дополнение хромосом у млекопитающих приводит или к бесплодным или к мертвым людям.

Много растений, и рыба и рептилия или два, спорт четыре копии каждой хромосомы вместо обычных двух, явление, названное tetraploidy, дающим организму партии или гены для игры с в адаптации к новым окружающим средам. Таким образом при попытке реклассифицировать разновидности в семье южноамериканских грызунов под названием Octodontoidea, эволюционный биолог Милтон Галлардо Universidad Austral de Chile был удивлен найти в 1990, что у 100-граммовой мыши, названной Tympanoctomys barrerae, была 51 пара хромосом. К 1997 Галлардо и его коллеги установили, что разновидности в этой семье имели приблизительно 26 пар хромосом каждый, оставляя его, чтобы подозревать, что единственный способ, который Tympanoctomys мог закончить дважды, что много пар были посредством своего рода удвоения генома.

Галлардо теперь нашел несколько знаков что действительно существует что-то необычное о сумме ДНК, которую несет этот грызун. После получения клеток от 31 разновидности девяти семейств грызунов группа Галлардо использовала окраску для оценки суммы ядерной ДНК в каждой клетке. Как правило, грызуны, как почти все млекопитающие, имеют 6 — 7 picograms ДНК за клетку. Другие члены семьи Тимпэноктомиса составили в среднем приблизительно 8, в то время как она имела целых 17 picograms. Кроме того, головы спермы этой мыши «огромны», предлагая, чтобы они упаковали намного больше ДНК, чем типичная разъедающая сперма делает, отмечает Галлардо. «Это — один из самых больших у млекопитающих», говорит он. Селекционеры животных иногда видели такую большую сперму от домашнего скота, но те, оказалось, имели дважды число хромосом, они, как предположилось, и были, вероятно, неспособны оплодотворить яйца.

Галлардо подозревает, что этот вид мышей возник, когда предок удвоил его хромосомы — получение четыре, а не два, копии каждого. Не ясно, как это, возможно, произошло, потому что большие отклонения в сумме ДНК обычно убивают зародыши или отдают им неплодородный из-за отклонений в суммах различных произведенных протеинов или потому что организмы не могут терпеть имеющие дополнительные копии сексуальных хромосом. Но если сексуальные хромосомы не удвоились — который, кажется, имеет место — тогда, эти животные, возможно, все еще были в состоянии воспроизвести несмотря на всю эту дополнительную ДНК, говорит Галлардо. Он не знает, почему эти определенные хромосомы, ни другой с уникальной формой, не удвоены у этих животных.

Если Галлардо может доказать, что Tympanoctomys действительно имеет четыре копии каждого гена, находка будет «замечательна», говорит Стивен О’Брайен, генетик в Национальном Онкологическом институте. К тому концу Галлардо планирует маркировать хромосомы и соответствовать копиям.

Пума является пумой, пантера

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ, ПЕНСИЛЬВАНИЯ — Пумы известны многими именами — пантера, ягуар и пума среди них. Действительно, эксперты по животным думали, что они были так генетически разнообразны, что составили зверинец 32 подвидов. Теперь обширный генетический анализ поднял всего шесть подвидов пумы. Открытие, сообщило здесь 12 июня на годовом собрании американской Ассоциации Генетики, проливает свет на развитие 60-килограммовых кошек и предполагает, что хранение некоторых из этих воображаемых «подвидов», таких как Флоридская пантера, от вымирания может быть легче, чем ранее мысль.

Как часть исследования ДНК кошек в мире, Стивен О’Брайен и его бригада в Национальном онкологическом институте (NCI) во Фредерике, Мэриленд, собрал кровь и образцы ткани от 209 пум в зоопарках, музеях и дикой местности через Северную и Центральную Америку, и от 106 из животных в Южной Америке. Они тогда искали различия в последовательности в трех митохондриальных генах и 10 микроспутниках, короткие части повторяющейся последовательности ДНК, удлиняющие и видоизменяющиеся в течение времени и таким образом указывают связанность организмов.

Исследователи не нашли различий в митохондриальной ДНК от североамериканских пум, и их микроспутники были «фактически неразличимы», Мелани Кальвер NCI явилась во встречу. Это предполагает, что только один вид пумы населяет Северную Америку, а не 15 подвидов, ранее идентифицированных на основе того, где они живут и различия по внешности. Исследования ДНК также показали, что только один подвид живет в Центральной Америке и что всего четыре других бродят по Южной Америке. Бригада NCI нашла наиболее генетически разнообразных пум на Парагвайском и Бразильском юге реки Амазонки. Это указывает, что эти популяции являются самыми старыми, датируясь приблизительно 250 000 лет, и что движущиеся на север миграции давали начало другим в течение долгого времени, добавляет Кальвер.

Работа является «проявлением силы», говорит Оливер Райдер, генетик в Зоологическом Обществе Сан-Диего. Кроме того, с североамериканскими пумами, настолько тесно связанными, зоопарки должны быть в состоянии развести подвергаемых опасности Флоридских пантер с другими животными без страха перед загрязнением того «подвида» с генами другого, отмечает генетика Джеймса Уомака Техаса университет A&M в Колледж-Стейшене. С другой стороны, они должны будут путешествовать довольно далеко, если они надеются ввести больше разнообразия в североамериканских пум.

Аннулирование неудачи

27 июня 1970 американский вирусолог Дэвид Бэлтимор опубликовал впечатляющую работу, по своей природе описывающую обратную транскрипцию. Процесс позволяет некоторым вирусам вставить свой генофонд в ДНК здоровых клеток человека, которые могут привести к опухолям и другим болезням.

Балтимор и онколог Говард Темин независимо обнаружили фермент, позже названный обратной транскриптазой, позволяющей так называемым ретровирусам — включая ВИЧ — использовать РНК в качестве шаблона для того, чтобы сделать ДНК. Их работа показала, что генетическая информация не только вытекает из ДНК к РНК (как это делает в нормальной генетической транскрипции), но может также переместиться от РНК до ДНК. Открытие открыло новые пути для исследования рака и для генной инженерии. Балтимор, Темин и вирусолог Ренато Дульбекко разделил Нобелевскую премию 1975 года в физиологии или медицине для прорыва.

Гепатит С по требованию

Ученые нашли способ тиражировать часть вируса гепатита С (HCV). Достижение, описанное в сегодняшней Науке, могло помочь исследователям лучше понять — и возможно найти новые лечения — вирус, заражающий приблизительно 170 миллионов человек во всем мире и вызывающий возрастающие ставки заболевания печени.

HCV не может быть выращен надежно в лаборатории, провал, замедливший критические исследования всего от наркотиков до вакцин к элементарным знаниям жизненного цикла вируса. «Нам отчаянно нужна система культуры», говорит Франк Чизэри, ведущий иммунолог гепатита в Научно-исследовательском институте Scripps в Ла-Хойе, Калифорния.

Исследователи еще не там, но одна группа сделала большой шаг в правильном направлении. Ральф Бартеншлэджер и коллеги в университете Иоганнеса-Gutenberg в Майнце, Германия, спроектировали протяжение ДНК, содержащей зеркальное отображение части РНК HCV. Бартеншлэджер ввел этот «репликон», кодирующий для неструктурных протеинов HCV, но не его основных или поверхностных протеинов в клетки человека. Репликон сделал обильные копии из себя, который исследователи показали и полимеразным испытанием цепной реакции и путем анализа вирусных протеинов.

«Это — инновационное исследование», говорит Джейк Лян из Национального Института Диабета и Гидролизующих и Болезней почек. Но потому что репликон не производит целые вирусы и их сопутствующие протеины конверта, исследователи не могут использовать его, чтобы определить, как HCV заражает клетки — критический вопрос, расстроивший всех посетителей. Репликон, однако, мог стать «чрезвычайно полезным» как цель испытания потенциальных наркотиков против HCV, говорит Стэнли Лемон из Медицинского отделения Университета штата Техас в Галвестоне.

Геном, разрушенный к осколкам

Странная, двусторонняя морская морская водоросль принимает еще более странный набор хромосом, сообщают исследователи в сегодняшней Природе. В хлоропластах морской водоросли или фотосинтетических топливных элементах, каждый ген занимает свою собственную крошечную кольцевую хромосому.

Хлоропласты имеют странную эволюционную историю: Они начали как цианобактерии — организмы, использующие фотосинтез для создания энергии — но охваченные предками современных растений и морских водорослей для становления органеллами клетки. Начиная с того, чтобы быть принужденным к обслуживанию растениями, хлоропласты потеряли многие гены своих предков. Большинство сохранило 100 — 200 генов вдоль одной хромосомы и полагается на ДНК их хозяина для некоторых существенных протеинов. Но когда биолог Том роялистский Смит из Университета Британской Колумбии в Ванкувере и его коллег упорядочил геном хлоропластов от dinoflagellate Heterocapsa triquetra, они нашли только 10 генов, каждый содержавшийся в его собственной миниатюрной хромосоме.

Исследователи не сочли H. triquetra генным кодированием хлоропласта для РНК перемещения, рибосомных протеинов и полимеразы РНК — существенные игроки в большинстве других хлоропластов. Вместо этого большинство этих 10 генов кодирует протеины, необходимые для фотосинтеза. Каждый находится на коротком, 2 000 — 3 000 протяжений пары оснований ДНК, хвосты которой, кажется, соединяются с петлями формы.

«Нет никакого другого примера ни в каком хлоропласте этого явления», говорит роялистский Смит, понятия не имеющий, почему остальная часть генома хлоропласта исчезла. «Это — вероятно, помешанный развития», говорит он.

Хлоропласт со столь немногими генами «является довольно шокирующим», говорит молекулярный эволюционист Джеффри Палмер из университета Индианы, Блумингтона. Одно объяснение, он говорит, может состоять в том, что координирование многих минихромосом во время деления клетки было бы трудной задачей для клетки. Возможно, ошибки во время деления клетки, он говорит, ускорили потерю генов хлоропласта.

Страница 502 из 568