Sunday, October 2office@prosveshtenieto.com

Гените ни реагират на кодирана информация



Ново изследване направено в Държавния университет на Северна Каролина показва, че гените са способни да идентифицират и реагират на кодирана информация, както и да филтрират напълно някои сигнали. Изследванията показват, как един и същ механизъм може да причини различно поведение на един и същ ген и може да намери приложение в биотехнологичния сектор.

Основната идея е, че можете да кодирате информацията в динамиката на сигнала, който гена получава“, казва Алберт Кюнг, съавтор на доклада и асистент по химическо и биомолекулно инженерство в NC State.

За това проучване учените са модифицирали клетка от дрожди, за да съдържа ген, който произвежда флуоресцентни протеини, когато клетката е изложена на синя светлина.

Ето как работи.

Областта на гена, наречена промотор, е отговорна за контролирането на генната активност. В модифицираните дрождови клетки специфичен протеин се свързва с промоторната област на гена. Когато изследователите осветяват този протеин със синя светлина, той става податлив на втори протеин. Когато вторият протеин се свърже с първия, генът става активен. Това е лесно да се забележи, защото активираният ген произвежда протеини, които светят на тъмно.

Гените ни реагират на кодирана информация

Констатациите показват, че гените се включват или изключват, но това е по -скоро като превключвател на светлината. Гена може да се активира малко, много или някъде по средата. Ако даден светлинен модел е довел до производството на голямо количество флуоресцентен протеин, това означава, че този светлинен модел е направил гена много активен. Ако светлинният модел произвежда малко количество флуоресцентен протеин, това означава, че моделът причинява само слаба генна активност.

Открихме, че различните модели на светлината могат да доведат до много различни резултати по отношение на генната активност“, казва Джесика Лий, първи автор на статията и наскоро завършила докторска степен в NC State. „Голямата изненада за нас беше, че изходът не беше директно свързан с входа. Очаквахме, че колкото по -силен е сигналът, толкова по -активен е генът.

Един светлинен модел може да направи гена значително по -активен от другия, дори ако и двата модела излагат гена на едно и също количество светлина.

Изследователите установяват,

че и трите променливи на светлинния модел – интензитетът на светлината, честотата на светлинните импулси и продължителността на всеки импулс – могат да повлияят на генната активност, но те открили, че контролирането на честотата на светлинния импулс им дава най -прецизен контрол върху генната активност.

Ние също използвахме нашите експериментални данни, за да разработим изчислителен модел, който ни помогна по-добре да разберем защо различните вериги причиняват различни нива на генна активност“, казва Леандра Кейууд, съавтор на статията и аспирант в NC State.

Например открихме, че когато бързите светлинни импулси са много близо един до друг, ние получаваме по -висока генна активност, отколкото се очаква от количеството подадена светлина”, казва Киууд. „Използвайки модела, успяхме да определим, че това е така, защото протеините не могат да се разделят и да се съберат достатъчно бързо, за да реагират на всеки импулс. Всъщност протеините нямат време да се отделят напълно един от друг между импулсите, така че те прекарват повече време заедно – това означава, че генът прекарва повече време в активирано състояние. Разбирането на този вид динамика е много полезно, като ни помага да разберем как да контролираме по -добре генната активност с тези сигнали.

Гените ни реагират на кодирана информация

Ако ДНК е някакъв вид антена,

може би по -голямата част от клетките ѝ могат да бъдат направени да реагират на определени сигнали. Помислете за управлението на присъствието и отсъствието на този протеин като предаване на съобщение на азбуката на Морз от клетка на ген. В зависимост от много други променливи – например наличието на други химикали, клетката може да настрои фино съобщение, което да изпрати към гена, за да модулира своята активност.

Това ни казва, че един и същ протеин може да се използва за предаване на различни съобщения до един и същ ген“, казва Кенг. По този начин една клетка може да използва един протеин, за да накара гена да реагира различно на различни химикали.

В отделна поредица от експерименти изследователите открили, че гените също са способни да филтрират определени сигнали. Механиката на това явление е проста и мистериозна. Изследователите успяли да установят, че когато втори протеин се свързва с промоторната област на гена, определени честоти на светлинните импулси предизвикват производството на флуоресцентни протеини. Накратко, изследователите знаят, че вторият протеин гарантира, че генът реагира само на определен набор от сигнали, но изследователите не знаят точно, как вторият протеин прави това.

Изследователите също така открили, че те могат да контролират броя на различните сигнали, на които генът може да реагира, като манипулират количеството и вида протеини, прикрепени към промоторната област на гена.

Например, протеините могат да бъдат прикрепени към промоторната област, които служат като филтри, които ограничават броя на сигналите, които активират гена. Протеините могат да бъдат прикрепени към промоторния регион, който причинява различна степен на генно активиране.

Допълнителен принос на тази работа е, че можем да предадем около 1,71 бита информация през промоторната област на гена само с един протеин”, казва Лий. На практика това означава, че ген, без сложна мрежа от протеинови привързаности, е в състояние точно да различи повече от 3 сигнала.” В предишни работи тази базова линия беше зададена на 1,55 бита, така че това изследване разширява нашето разбиране за това какво е възможно е тук … Това е основата, върху която можем да надграждаме.

Гените ни реагират на кодирана информация

Изследователите казват, че тази работа дава възможност за бъдещи изследвания, които ще подобрят нашето разбиране за динамиката на клетъчното поведение и генната експресия.

В краткосрочен план изследователите заявили, че работата може да намери практическо приложение във фармацевтичния и биотехнологичния сектор.

При биопродукцията често трябва да контролирате както растежа на клетките, така и скоростта, с която тези клетки произвеждат определени протеини“, казва Лий. “Нашата работа може да помогне на производителите да прецизират и контролират и двете променливи.”

Тази работа е подкрепена от Националната научна фондация по грант 1830910 и „Нови граници в научните изследвания и иновациите“, както и в Националните здравни институти по грант 5T32GM133366.

Благодарим Ви, че прочетохте тази статия. Просвещението няма за цел да промени вашата гледна точка. Дали ще повярвате на тази статия или не, това е ваш избор! Не забравяйте да ни последвате в социалните мрежи!

Просвещението ©

Внимание! Всяко пълно или частично копиране на материали на Просвещението без писмено разрешение и директен линк към оригиналната публикация на Просвещението, включително от други електронни ресурси, ще се смята за грубо нарушение на Закона за защита на интелектуалната собственост на Република България. Просвещението си запазва правото да реагира на подобни нарушения включително по съдебен ред.

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Translate »
error: Съдържанието е защитено!!!