Genlar yorug'lik signallarida kodlangan ma'lumotlarga javob berishi mumkin

Genlar yorug'lik signallarida kodlangan ma'lumotlarga javob berishi mumkin
Genlar yorug'lik signallarida kodlangan ma'lumotlarga javob berishi mumkin
Anonim

Shimoliy Karolina shtati universitetining yangi tadqiqotlari shuni ko'rsatadiki genlar yorug'lik signallarida kodlangan ma'lumotni aniqlay oladi va ularga javob beradi, shuningdek ba'zi signallarni to'liq filtrlaydi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, xuddi shu mexanizm bir xil genning turli xatti -harakatlarini keltirib chiqarishi mumkin, va biotexnologiya sohasida ilovalarni topishi mumkin.

"Asosiy g'oya shundan iborat ma'lumotni gen qabul qiladigan signal dinamikasida kodlash mumkin"deydi Albert Keung, maqolaning hammuallifi va NC shtatidagi kimyoviy va biomolekulyar muhandislik dotsenti." Demak, hozir bo'lish yoki bo'lmaslik o'rniga, uning qanday taqdim etilishi muhim."

Ushbu tadqiqot uchun olimlar xamirturush xujayrasini hujayra ko'k nur ta'sirida lyuminestsent oqsillarni ishlab chiqaradigan genni o'z ichiga olgan holda o'zgartirgan.

Bu shunday ishlaydi. Genning faolligini nazorat qilish uchun promotor deb nomlangan genning hududi javobgardir. O'zgartirilgan xamirturush hujayralarida ma'lum bir protein genning promoter mintaqasi bilan bog'lanadi. Tadqiqotchilar bu oqsilni ko'k nur bilan yoritganda, u ikkinchi oqsilga sezgir bo'lib qoladi. Ikkinchi protein birinchi protein bilan bog'langanda, gen faollashadi. Va buni aniqlash oson, chunki faollashtirilgan gen zulmatda porlaydigan oqsillarni ishlab chiqaradi.

Keyin tadqiqotchilar bu xamirturush xujayralarini 119 xil yorug'lik naqshlariga ta'sir qildi … Har bir yorug'lik modeli yorug'lik intensivligi, har bir yorug'lik zarbasining davomiyligi va puls chastotasi bilan farq qilardi. Keyin tadqiqotchilar har bir yorug'lik naqshiga javoban hujayralar ishlab chiqaradigan lyuminestsent oqsil miqdorini aniqladilar.

Olingan ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki genlar yoqiladi yoki o'chadilekin u kamroq yorug'lik kalitiga o'xshaydi va ko'proq kalitga o'xshaydi - genni faollashtirish mumkin ozmi, ko'pmi yoki bir joyda. Agar berilgan yorug'lik namunasi katta miqdordagi lyuminestsent oqsil ishlab chiqarishga olib kelgan bo'lsa, demak, bu yorug'lik namunasi genni juda faol qilgan. Agar yorug'lik naqshida oz miqdordagi lyuminestsent oqsil ishlab chiqarilgan bo'lsa, demak, bu naqsh faqat zaif gen faolligiga sabab bo'lgan.

"Biz aniqladikki, har xil yorug'lik naqshlari gen faolligi nuqtai nazaridan juda boshqacha natijalarga olib kelishi mumkin", deydi Jessica Li, maqolaning birinchi muallifi va yaqinda NC shtatining doktorlik dissertatsiyasi bitiruvchisi. "Bizni ajablantiradigan narsa shundaki, chiqish to'g'ridan -to'g'ri kirish bilan bog'liq emas edi. Biz signal qanchalik kuchli bo'lsa, gen shunchalik faol bo'lishini kutgandik. Lekin bu shart emas edi. Bitta yorug'lik namunasi genni sezilarli darajada o'zgartirishi mumkin edi. ikkinchisiga qaraganda faolroq, hatto ikkala naqsh ham genni bir xil yorug'lik nuriga ta'sir qilsa ham ".

Tadqiqotchilar aniqladilarki, barcha uchta yorug'lik modelining o'zgaruvchilari - yorug'lik intensivligi, yorug'lik impulslarining chastotasi va har bir pulsning davomiyligi - gen faolligiga ta'sir qilishi mumkin. Yorug'lik impulslarining chastotasini nazorat qilish ularga gen faolligini eng aniq nazorat qilish imkonini beradi.

"Biz, shuningdek, tajriba ma'lumotlarimizdan foydalanib, hisoblash modelini ishlab chiqdik, bu bizga har xil davrlarning gen faolligining turli darajalariga nima sabab bo'lganini yaxshiroq tushunishga yordam berdi", deydi Leandra Kayvud, maqolaning hammuallifi va NC shtatining aspiranti.

"Masalan, biz aniq bildikki, tez nurli impulslar bir -biriga juda yaqin bo'lganda, biz berilgan yorug'lik miqdoridan kutilganidan ko'ra yuqori gen faolligiga ega bo'lamiz", - deydi Keyvud. "Modeldan foydalanib, biz buni aniqlay oldik, chunki oqsillar har bir impulsga javob beradigan darajada bo'linib keta olmaydi. Bu shuni anglatadiki, gen faollashgan holatda ko'proq vaqt sarflaydi. Bunday dinamikani tushunish, bu signallar orqali gen faolligini yaxshiroq nazorat qilishni tushunishga yordam beradi ".

"Bizning topilmamiz nurga sezgir hujayralar uchun, masalan, barglardagi hujayralar uchun to'g'ri keladi", deydi Keung. "Ammo bu bizga buni ham aytadi genlar faqat yorug'lik orqali emas, balki boshqa mexanizmlar orqali ham etkazilishi mumkin bo'lgan signallarga javob beradi".

Fikr: Agar DNK qandaydir antenna bo'lsa, ehtimol hujayralarning aksariyati ma'lum signallarga javob berishi mumkin

Buni o'ylab ko'ring Bu oqsilning borligi va yo'qligini boshqarish - bu Morse kodli xabarni hujayradan genga uzatish. Boshqa ko'plab o'zgaruvchilarga, masalan, boshqa kimyoviy moddalarning mavjudligiga qarab, hujayra o'z faoliyatini modulyatsiya qilish uchun genga yuboradigan xabarni sozlay oladi.

"Bu bizga buni aytadi bir xil protein bir xil genga turli xil xabarlarni yuborish uchun ishlatilishi mumkinKeung shunday deydi: "Shunday qilib, hujayra genni turli kimyoviy moddalarga turlicha javob berish uchun bitta oqsilni ishlatishi mumkin".

Alohida tajribalar seriyasida tadqiqotchilar genlar ham ma'lum signallarni filtrlashga qodir ekanligini aniqladilar. Bu hodisaning mexanikasi ham oddiy, ham sirli … Tadqiqotchilar, ikkinchi oqsil genning promotor -provayderiga bog'langanda, yorug'lik pulslarining ma'lum chastotalari lyuminestsent oqsillarni ishlab chiqarishni qo'zg'atmasligini aniqlay olishdi. Qisqasi, tadqiqotchilar biladiki, ikkinchi protein genning faqat ma'lum signallar to'plamiga javob berishini ta'minlaydi, lekin tadqiqotchilar ikkinchi oqsilning buni qanday bajarishini aniq bilishmaydi.

Tadqiqotchilar, shuningdek, ular aniqladilar gen javob beradigan turli signallar sonini nazorat qila oladigenning promoter mintaqasiga biriktirilgan oqsillarning soni va turini manipulyatsiya qilish orqali.

Masalan, genni faollashtiruvchi signallar sonini cheklaydigan filtr vazifasini bajaruvchi promotor -hududga oqsillarni biriktirish mumkin. Yoki turli darajadagi genlarning faollashishiga olib keladigan promotor mintaqaga oqsillar biriktirilishi mumkin.

"Bu ishning qo'shimcha hissasi shundaki, biz buni aniqladik biz taxminan 1,71 bit ma'lumotni genning promouter hududi orqali bitta oqsil bilan uzatishimiz mumkin"deydi Li. Amaliy ma'noda bu shuni anglatadiki gen, oqsil birikmalarining murakkab tarmog'isiz, 3 dan ortiq signalni aniq ajrata oladi". Oldingi ishda, bu boshlang'ich ko'rsatkich 1,55 bitga o'rnatildi, shuning uchun bu tadqiqot bizning bu erda mumkin bo'lgan narsalar haqidagi tushunchamizni kengaytiradi. Bu asosda biz qurishimiz mumkin."

Tadqiqotchilarning aytishicha, bu ish kelgusida tadqiqotlar o'tkazishga imkon beradi, bu esa hujayra xulq -atvori va gen ifodasi dinamikasi haqidagi tushunchamizni yaxshilaydi.

Qisqa muddatda, tadqiqotchilarning fikricha, ish farmatsevtika va biotexnologik tarmoqlar.

"Bioproduktsiyada siz tez -tez hujayralar o'sishini ham, o'sha hujayralar ma'lum oqsillarni ishlab chiqarish tezligini ham nazorat qilishingiz kerak", deydi Li."Bizning ishimiz ishlab chiqaruvchilarga ikkala o'zgaruvchini sozlash va nazorat qilishda yordam berishi mumkin."

Bu ish 1830910 "Tadqiqot va innovatsiyalarning yangi chegaralari" granti bo'yicha Milliy fan jamg'armasi va 5T32GM133366 granti bo'yicha Milliy sog'liqni saqlash institutlari tomonidan qo'llab -quvvatlandi.

Tavsiya: