molpit
Login:
Password:
remember

Молекулярный контроль макроскопических сил способствует формированию органов позвоночных при эмбриональном развитии. Статья [Nerurkar2019] и пресс-релиз [Evarts2019] представили очень интересные результаты для размышлений.

Молекулярные градиенты были установлены в качестве ключевой движущей силы клеточной организации в формировании ранних структур во время эмбрионального развития [Free2019].

nerurkar-3-cell-tracks-816-1.jpg-unsized (109Кб)
Отслеживание движений клеток энтодермы из интервальных экспериментов, изучающих, как клетки становятся тканью (интернализуются) для формирования задней кишки у развивающегося эмбриона цыпленка; время кодируется цветом трека от 0 часов (фиолетовый) до 16 часов (белый) [Evarts2019].

nerurkar-2-ecadherin-and-gfp-endoderm-1024 (16Кб)
Микрофотография клеток энтодермы у эмбрионов кур. Клетки визуализируются путем направленной экспрессии зеленого флуоресцентного белка (зеленого); белок клеточной адгезии Е-кадгерин визуализируется красным цветом [Evarts2019].

(Для справки) FGF или Факторы роста фибробластов, относятся к семейству факторов роста, участвующих в ангиогенезе, заживлении ран и эмбриональном развитии. Факторы роста фибробластов — это гепарин-связывающие белки. Было доказано, что взаимодействия с расположенными на поверхности клеток протеогликанами необходимы для передачи сигнала факторов роста фибробластов. Факторы роста фибробластов играют ключевую роль в процессах пролиферации и дифференцировки широкого спектра клеток и тканей.

Рекомендую пройти по ссылке SuppL Info и посмотреть 7 видео, чтобы у Вас сложился точный образ формирования ткани из клеток [Nerurkar2019].

Литература

{Nerurkar2019} Nandan L. Nerurkar, ChangHee Lee, L. Mahadevan, and Clifford J. Tabin. Molecular control of macroscopic forces drives formation of the vertebrate hindgut // Nature 565 (7740), 480–484 (2019). doi 10.1038/s41586-018-0865-9

{Evarts2019} Holly Evarts. How Stem Cells Self-Organize in the Developing Embryo // Press-Relis URL 16/1/2019 Новое исследование использует визуализацию в реальном времени, чтобы понять критический шаг в раннем эмбриональном развитии - как гены и молекулы контролируют силы, управляющие появлением формы в развивающемся эмбрионе.

{Free2019} Tristan Free. Cellular organization in embryonic development: it’s all in the concentration // BioTechniques 29/1/2019

Peter Belobrov 02 Feb 2019 12:02

Кончается январь 2019. Кто у нас сейчас молекулой месяца является в PDB? О! Да, это флуорецентный РНК аптамер!

Флуоресцентные РНК-аптамеры

229-Fluorescent_RNA_AptamersSpinach-4kzd (169Кб)
Флуоресцентный аптамер с кличкой «шпинат», с РНК светло-оранжевого цвета и зеленым флуорофором

РНК-аптамеры разрабатываются для отслеживания молекул внутри живых клеток

Ученые постоянно ищут новые инструменты для более детального изучения клеток. Зеленый флуоресцентный белок является примером инструмента, который открыл совершенно новые двери. С его помощью мы можем пометить конкретные белки, а затем посмотреть, что они делают внутри живых клеток. Недавно разработаy новый инструмент, который позволяет наблюдать РНК аналогичным образом. Сама РНК не является флуоресцентной, поэтому задача заключается в создании короткой РНК, которая может связываться с флуорофором (небольшой флуоресцентной молекулой) и усиливать его флуоресценцию. Затем мы можем встроить эту РНК в естественную РНК, такую ​​как рибосомальная или некодирующая белки длинноцепочечная РНК. Когда флуорофор добавляется в клетку, он связывается с модифицированной РНК, и можно наблюдать, куда флуорофор идет. Злорово! Не правда ли?

Эволюционирующие аптамеры

SELEX (systematic evolution of ligands by exponential enrichment = систематическая эволюция лигандов путем экспоненциального обогащения) была использована для обнаружения этих полезных молекул РНК, связывающихся с флуорофором. Процесс начинает смешивать флуорофор со многими случайными последовательностями РНК, а затем выделять любые, которые связываются. Затем они случайным образом модифицируются, и лучшие снова выбираются. После нескольких раундов модификации и отбора был обнаружен «аптамер», который связывается с флуорофором и усиливается его флуоресценцию. Показанный здесь аптамер, был прозван «шпинат», был обнаружен с помощью этого процесса с использованием флуорофора, подобного флуорофору зеленого флуоресцентного белка.

Проблемы структуры

Аптамер Spinach представляет собой длинную шпильку с замысловато сложенным участком в центре, который окружает флуорофор. РНК всегда трудно кристаллизовать, поэтому для определения ее структуры были использованы две хитрости. В записи PDB 4kzd (показанной на иллюстрации выше) петля на одном конце была разработана для связывания с антителом, которое помогает в формировании стабильной кристаллической решетки. В записи PDB 4ts2 (показанной ниже в JSmol) петля была обрезана, что облегчило молекулам сквозную упаковку для образования кристалла.

229-Fluorescent_RNA_AptamersSpinachGFPs (426Кб)
Три флуоресцентных аптамера, с РНК светло-оранжевого и розового цвета и флуорофорами ярких цветов

Палитра аптамеров

Были обнаружены другие флуоресцентные аптамеры разных цветов. Это очень полезно, поскольку позволяет пометить несколько разных типов молекул РНК в одной клетке, используя разные цвета для их различения. Кроме того, такие методы, как FRET, могут использоваться для контроля расстояний между различными флуорофорами в живых клетках. На рисунке показаны три примера: желтый кукурузный аптамер (запись PDB 5bjp), оранжевый Mango-II (запись PDB 6c63) и красный DIR2 (запись PDB 6db8).

Подробнее о структуре РНК-аптамера по кличке «шпинат»

Чтобы посмотреть эту структуру более подробно, нажмите на изображение для интерактивного JSmol на сайте PDB-101_Molecule of the Month_Fluorescent RNA Aptamers в самом низу перед списком литературы.

229-Fluorescent_RNA_AptamersSpinach-JSmol (93Кб)
Аптамер «шпинат» окружает его флуорофор, образуя жесткий карман, который усиливает флуоресценцию молекулы. Одна сторона флуорофора упаковано против G-квадруплекса (окрашено в розовый цвет), а другая - покрыта триплетом нуклеотидного основания (окрашено в пурпурный цвет). Дополнительный гуанин (белый) взаимодействует с краем флуорофора и помещает его в карман.

Январь 2019, David Goodsell doi 10.2210/rcsb_pdb/mom_2019_1

О Молекуле Месяца

«Молекула месяца RCSB PDB» Дэвида С. Гудселла (Исследовательский институт Scripps и RCSB PDB) представляет краткие отчеты по выбранным молекулам из банка данных белков.

Peter Belobrov 31 Jan 2019 09:21

Привычное нам SIR для Рената Сибгатулиуна (Sibgatulin Renat) наполняется новым дополнительным смыслом в связи с семейством белков Сиртуины (англ. sirtuins или Silent Information Regulator 2 proteins, SIR2) — семейство эволюционно консервативных НАД-зависимых белков, обладающих деацетилазной или АДФ-рибозилтрансферазной активностью. Название семейству дано в честь одного из представителей – дрожжевого белка SIR2. Сиртуины обнаружены у многих живых организмов, от бактерий до млекопитающих, и вовлечены в регуляцию важных клеточных процессов и метаболических путей.

Сиртуины составляют третий класс гистоновых деацетилаз, требующих для протекания реакции НАД+ в качестве кофактора, что является принципиальным отличием от гистоновых деацетилаз классов I и II.

Подробнее Сиртуины + Sirtuin.

Peter Belobrov 31 Jan 2019 09:05

KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes — веб-ресурс, предоставляющий доступ к ряду биологических баз данных и инструментам для анализа биологических и медицинских данных, созданный в 1995 году в рамках проекта «Геном человека». С момента создания интегрированная база данных KEGG значительно расширилась и на данный момент (2017) насчитывает шестнадцать баз данных, для удобства поиска разделенных на четыре категории: системная информация (данные о метаболических путях, модулях генов и т. д.), геномная информация (данные об отдельных генах, геномах различных существ, ортологичных группах), химическая информация (данные о химических реакциях, происходящих в живых организмах) и информация, связанная непосредственно со здоровьем человека (данные о человеческих болезнях, лекарствах и т. д.). Также KEGG предоставляет ряд инструментов для удобной работы с базами данных и анализа хранящейся в них информации.

Идея Ильи Потапенко о красоте и важности Киотской энциклопедии генов и геномов для нашего проекта CellBook + CellBook была высказана почти 2 года назад на канале #cellbook 7/4/2017. Но идея не захватила массы сразу, к сожалению! Теперь просматривая Энциклопедию в целом обращаю Ваше внимание, что хорошим путеводителем по ней является статья, которая входит в число добротных статей русскоязычного раздела Википедии KEGG. Кстати, это, действительно, добротная статья, которая намного более английского аналога в Wiki, и которая за разумное время позволяет Вам понять суть энциклопедии.

Давнее моё желание перестать пользоваться в биологии словом "взаимодействие = interaction", заменяя его везде, где это точно определено, на "биологическое действие = biological action", очень выпукло иллюстрируют прогулки по Киотской энциклопедии генов и геномов.

Удачи Вам всем в научных поисках.

Peter Belobrov 31 Jan 2019 07:20

Среди недавних ссылок на статью «Квантовая биология на краю квантового хаоса» [Vattay2014] встретилась интересная книга Дэвида Холлара «Траекторный анализ в здравоохранении» [Hollar2018], которая привлекла нетривиальным содержанием и попыткой сформулировать основные принципы траекторного анализа.

{Vattay2014} Gabor Vattay, Stuart Kauffman, and Samuli Niiranen. Quantum biology on the edge of quantum chaos // PloS one 9 (3), e89017 (2014). doi 10.1371/journal.pone.0089017

{Hollar2018} David W. Hollar. Trajectory Analysis in Health Care. 2018. 267 p. doi 10.1007/978-3-319-59626-6

Peter Belobrov 22 Nov 2018 23:58
© International Open Laboratory for Advanced Science and Technology — MOLPIT, 2009–2019