Informacije

27.2: Sinteza proteina - biologija

27.2: Sinteza proteina - biologija


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

27.2: Sinteza proteina

Poglavlje 27 - Prokarioti

  • Ako bi ljudi sutra nestali sa planete, život na Zemlji nastavio bi se za većinu drugih vrsta.
  • Ali prokarioti su toliko važni za biosferu da bi, ako bi nestali, izgledi za preživljavanje bilo kojeg drugog života bili mutni.

Prokarioti su nezaobilazne karike u reciklaži hemijskih elemenata u ekosistemima.

  • Atomi koji čine organske molekule u svim živim bićima nekada su bili dio neorganskih spojeva u tlu, zraku i vodi.
  • Život zavisi od recikliranja hemijskih elemenata između bioloških i hemijskih komponenti ekosistema.
    • Prokarioti igraju važnu ulogu u ovom procesu.
    • Hemoheterotrofni prokarioti funkcioniraju kao razgraditelji, razgrađujući leševe, mrtvu vegetaciju i otpadne proizvode te otključavajući zalihe ugljika, dušika i drugih elemenata neophodnih za život.
    • Prokarioti također posreduju povratak elemenata iz neživih komponenti okoline u bazen organskih spojeva.
    • Autotrofni prokarioti koriste ugljični dioksid za stvaranje organskih spojeva, koji se zatim propuštaju kroz lance hrane.
    • Oni su jedini organizmi koji mogu metabolizirati neorganske molekule koje sadrže elemente poput željeza, sumpora, dušika i vodika.
    • Cijanobakterije ne samo da sintetiziraju hranu i vraćaju kisik u atmosferu, već i fiksiraju dušik.
      • Time se tlo i voda opskrbljuju dušikovim spojevima koje drugi organizmi mogu koristiti za stvaranje bjelančevina.

      Mnogi prokarioti su simbiotski.

      • Prokarioti često stupaju u interakciju s drugim vrstama prokariota ili eukariota s komplementarnim metabolizmom.
      • Ekološki odnos između organizama koji su u direktnom kontaktu naziva se simbioza.
        • Ako je jedan od simbiotskih organizama veći od drugog, naziva se domaćin, a manji je poznat kao simbiont.
        • Mnoge od ovih vrsta su uzajamne, probavljaju hranu koju naša crijeva ne mogu.
        • Genom uključuje veliki niz gena uključenih u sintezu ugljikohidrata, vitamina i drugih nutrijenata potrebnih ljudima.
        • Signali iz bakterije aktiviraju ljudske gene koji grade mrežu crijevnih krvnih žila neophodnih za apsorpciju hrane.
        • Drugi signali potiču ljudske stanice na proizvodnju antimikrobnih spojeva na koje B. thetaiotaomicron nije podložan, štiteći bakteriju od konkurenata.

        Koncept 27.5 Prokarioti imaju štetan i koristan utjecaj na ljude

        • Patogeni prokarioti predstavljaju samo mali dio prokariotskih vrsta.
          • Ostali prokarioti služe kao bitni alati u poljoprivredi i industriji.
          • Ako se ne liječi, lajmska bolest može dovesti do iscrpljujućeg artritisa, srčanih bolesti i nervnih poremećaja.
          • Egzotoksin koji proizvodi Vibrio cholerae uzrokuje koleru, ozbiljnu bolest koju karakterizira teška dijareja.
            • Egzotoksin stimulira crijevne stanice da otpuštaju ione klorida (Cl?) u crijevnu vodu nakon čega slijedi osmoza.
            • Bakterije koje proizvode endotoksine iz roda Salmonella nisu normalno prisutne kod zdravih životinja.
            • Salmonella typhi uzrokuje tifusnu groznicu.
            • Ostale vrste salmonele, uključujući neke koje su uobičajene kod peradi, uzrokuju trovanje hranom.
            • E. coli je obično bezopasan simbiont u ljudskim crijevima.
            • Pojavili su se patogeni sojevi koji uzrokuju krvavi proljev.
              • Jedan od najopasnijih sojeva zove se O157:H7.
              • Danas je to globalna prijetnja, sa 75.000 slučajeva godišnje samo u Sjedinjenim Državama.
              • Međunarodni tim naučnika je 2001. godine sekvencirao genom O157: H7 i uporedio ga sa genomom bezopasnog soja E. coli.
              • 1.387 od 5.416 gena u O157: H7 nema para u bezopasnom soju.
              • Ovih 1387 gena mora da je ugrađeno u genom O157:H7 kroz horizontalni transfer gena, najvjerovatnije djelovanjem bakteriofaga.
              • Mnogi uvezeni geni povezani su s invazijom patogena na domaćina.
              • Na primjer, neki geni kodiraju egzotoksine koji omogućavaju O157:H7 da se veže za crijevni zid i izvuče hranjive tvari.

              Ljudi koriste prokariote u istraživanju i tehnologiji.

              • Ljudi su naučili iskoristiti različite metaboličke sposobnosti prokariota za naučna istraživanja i u praktične svrhe.
                • Mnogo onoga što znamo o metabolizmu i molekularnoj biologiji naučili smo koristeći prokariote, posebno E. coli, kao jednostavne modele sistema.
                • Prokarioti se sve više koriste za rješavanje ekoloških problema.
                • Najpoznatiji primjer je upotreba razgraditelja prokariota za prečišćavanje ljudske kanalizacije.
                • Anaerobne bakterije razgrađuju organsku tvar u mulj (čvrsta tvar u kanalizaciji), dok aerobni mikrobi čine isto s tekućim otpadom.
                • Druge primjene bioremedijacije uključuju razgradnju radioaktivnog otpada i čišćenje izlijevanja nafte.
                • Drugi prokarioti mogu izvući zlato iz rude.

                Struktura za Campbell/Reece Biology, 7. izdanje, © Pearson Education, Inc. 27-1


                Zelena sinteza i karakterizacija nanočestica zlata pomoću endofitnih gljiva Fusarium solani i njegove in-vitro antikancerogene i biomedicinske primjene

                Cilj ove studije bio je istražiti potencijale raka protiv nanočestica zlata (NP) dobijenih metodom zelene sinteze pomoću endofitnog soja Fusarium solani ATLOY - 8 je izolovan iz biljke Chonemorpha fragrans. Formiranje NP analizirano je UV, FTIR, SEM i XRD. Sintetizirani NP pokazali su ružičasto-rubin-crvenu boju, a vršna plazmonska traka primijećena je između 510 i 560 nm. Uočeno je da intenzitet apsorpcije stalno povećava talasnu dužinu i traka se stabilizuje na 551 nm. XRD uzorak je otkrio uglove od 19, 38,32, 46,16, 57,50 i 76,81° respektivno. Zanimljivo je da je apsorpcija FTIR traka zabilježena na 1413 cm -1, 1041 cm -1 i 690 cm -1 pripisala prisutnost amin II traka proteina, rastezanje C -N i C -H vibracija nanočestica. SEM analiza je pokazala da je prosječni promjer sintetiziranih nanočestica bio između 40 i 45 nm. Ovi NP su pokazali citotoksičnost za ćelije raka grlića materice (He La) i protiv ćelija raka dojke kod ljudi (MCF-7), a NP su pokazale citotoksični efekat zavisan od doze. IC50 vrijednost je bila 0,8 ± 0,5 μg/mL na ćelijskoj liniji MCF-7, a na ćelijskim linijama MCF-7 je bilo 1,3 ± 0,5 μg/mL. Sintetizirani NP inducirali su apoptozu na ovim staničnim linijama raka. Akumulacija apoptotičnih ćelija smanjena u sub G0 i G1 fazi ćelijskog ciklusa u ćelijama raka MCF-7 je bila 55,13%, 52,11% i 51,10% nakon 12 sati izloženosti različitim koncentracijama. Rezultati zajedno pružaju očiglednu i raznovrsnu biomedicinsku primjenu za sigurnije hemoterapeutsko sredstvo sa malo sistemske toksičnosti.

                Ključne riječi: Camptothecin Ćelijski ciklus Chonemorpha fragrans Citotoksičnost DAPI bojenje Fusarium solani.

                Figure

                XRD uzorak Camptothecina učitan ...

                XRD uzorak zlatnih nanočestica napunjenih kamptotecinom.

                FT-IR studije kamptotecina napunjene…

                FT-IR studije nanočestica zlata napunjenih Camptothecinom.

                UV -vidljivi spektri Camptothecina opterećeni ...

                UV -vidljivi spektri nanočestica zlata napunjenih Camptothecinom.

                Učitana SEM slika Camptothecina ...

                SEM slika nanočestica zlata napunjenih Camptothecinom.

                Distribucija veličine čestica Camptothecina ...

                Distribucija veličine čestica nanočestica zlata napunjenih kamptotecinom.

                Zeta potencijalne studije Camptothecin loaded…

                Studije potencijala Zete Kamptotecin nanosi nanočestice zlata.

                Citotoksični efekat MTT…

                Citotoksični učinak testa redukcije MTT koji pokazuje IC 50 vrijednosti u…

                Morfološka karakterizacija MCF-7 ...

                Morfološka karakterizacija MCF-7 ćelija tretiranih (b-d tretiranih) sa 0,5 μg/ml, 1…

                MCF-7 ćelije tretirane različitim…

                MCF-7 ćelije tretirane različitim koncentracijama (0,5 μg/ml, 1 μg/ml i 2…

                MCF-7 ćelije tretirane različitim…

                MCF-7 ćelije tretirane različitim koncentracijama (0,5 μg/ml, 1 μg/ml i 2…

                HAuCl 4 rastvor tretiran u različitim ...

                HAuCl 4 rastvor tretiran u različitim koncentracijama od 0,5 μg/ml, 1 μg/ml i 2…


                7.6 Veze metaboličkih puteva ugljikohidrata, proteina i lipida

                Do kraja ovog odjeljka moći ćete učiniti sljedeće:

                • Razgovarajte o načinima na koje su metabolički putevi ugljikohidrata, glikoliza i ciklus limunske kiseline povezani s metaboličkim putevima proteina i lipida
                • Objasnite zašto se metabolički putevi ne smatraju zatvorenim sistemima

                Učili ste o katabolizmu glukoze koja opskrbljuje žive stanice energijom. Ali živa bića za hranu konzumiraju organska jedinjenja osim glukoze. Kako sendvič od ćuretine završi kao ATP u vašim ćelijama? To se događa jer se svi katabolički putevi ugljikohidrata, proteina i lipida na kraju povezuju u glikolizu i cikluse ciklusa limunske kiseline (vidi sliku 7.17). Metaboličke puteve treba smatrati poroznim i međusobno povezanim – to jest, supstance ulaze iz drugih puteva, a međuprodukti odlaze na druge puteve. Ovi putevi nisu zatvoreni sistemi! Mnoge podloge, međuproizvodi i proizvodi na određenom putu su reaktanti na drugim putevima.

                Veze drugih šećera s metabolizmom glukoze

                Glikogen, polimer glukoze, je molekula za skladištenje energije u životinjama. Kada je prisutan adekvatan ATP, višak glukoze se skladišti kao glikogen u ćelijama jetre i mišića. Glikogen će se hidrolizirati u glukoza 1-fosfatne monomere (G-1-P) ako nivo šećera u krvi padne. Prisustvo glikogena kao izvora glukoze omogućava produkciju ATP-a tokom vježbanja. Glikogen se razlaže u glukozu-1-fosfat (G-1-P) i pretvara u glukozu-6-fosfat (G-6-P) u mišićnim i jetrenim stanicama, a ovaj proizvod ulazi u glikolitički put.

                Saharoza je disaharid sa molekulom glukoze i molekulom fruktoze povezanim glikozidnom vezom. Fruktoza je jedan od tri „dijetetska“ monosaharida, zajedno s glukozom i galaktozom (dio disaharida laktoze mliječnog šećera), koji se apsorbiraju izravno u krvotok tijekom probave. Katabolizam i fruktoze i galaktoze proizvodi isti broj molekula ATP-a kao i glukoza.

                Veze proteina sa metabolizmom glukoze

                Proteini se hidroliziraju raznim enzimima u stanicama. U većini slučajeva, aminokiseline se recikliraju u sintezu novih proteina. Međutim, ako ima viška aminokiselina ili ako je tijelo u stanju gladovanja, neke aminokiseline će se prebaciti u puteve katabolizma glukoze (slika 7.16). Vrlo je važno napomenuti da svaka aminokiselina mora ukloniti svoju amino grupu prije ulaska na te puteve. Amino grupa se pretvara u amonijak. Kod sisavaca jetra sintetizira ureu iz dvije molekule amonijaka i molekule ugljičnog dioksida. Dakle, urea je glavni otpadni proizvod sisavaca, proizveden iz dušika porijeklom iz aminokiselina, a tijelo napušta urinom. Treba napomenuti da se aminokiseline mogu sintetizirati iz intermedijara i reaktanata u ciklusu ćelijskog disanja.

                Veze metabolizma lipida i glukoze

                Lipidi povezani na put glukoze uključuju holesterol i trigliceride. Holesterol je lipid koji doprinosi fleksibilnosti ćelijske membrane i prekursor je steroidnih hormona. Sinteza kolesterola započinje acetilnim skupinama i nastavlja se samo u jednom smjeru. Proces se ne može obrnuti.

                Trigliceridi – napravljeni od spajanja glicerola i tri masne kiseline – su oblik dugoročnog skladištenja energije kod životinja. Životinje mogu proizvesti većinu potrebnih masnih kiselina. Trigliceridi se mogu stvarati i razgraditi kroz dijelove puteva katabolizma glukoze. Glicerol se može fosforilirati u glicerol-3-fosfat, koji se nastavlja kroz glikolizu. Masne kiseline se kataboliziraju u procesu koji se naziva beta-oksidacija, koji se odvija u matriksu mitohondrija i pretvara njihove lance masnih kiselina u dvougljične jedinice acetilnih grupa. Acetilne grupe pokupi CoA kako bi se formirao acetil CoA koji nastavlja u ciklus limunske kiseline.

                Evolution Connection

                Putevi fotosinteze i ćelijskog metabolizma

                Procesi fotosinteze i stanični metabolizam sastoje se od nekoliko vrlo složenih puteva. Općenito se smatra da su prve ćelije nastale u vodenom okruženju - "supi" hranjivih tvari - vjerojatno na površini neke porozne gline, možda u toplim morskim sredinama. Ako su se ove ćelije uspješno razmnožavale i njihov broj se stalno povećavao, slijedi da bi ćelije počele iscrpljivati ​​hranjive tvari iz medija u kojem su živjele dok su premještale hranjive tvari u komponente vlastitog tijela. Ova hipotetička situacija bi rezultirala prirodnom selekcijom koja je favorizirala one organizme koji bi mogli postojati korištenjem hranljivih sastojaka koji su ostali u njihovoj okolini i manipulacijom tih nutrijenata u materijale na kojima bi mogli preživjeti. Selekcija bi favorizirala one organizme koji bi mogli izvući najveću vrijednost iz hranjivih tvari kojima su imali pristup.

                Razvio se rani oblik fotosinteze koji je koristio sunčevu energiju koristeći vodu kao izvor atoma vodika, ali ovaj put nije proizvodio slobodan kisik (anoksigena fotosinteza). (Druga vrsta anoksigene fotosinteze nije proizvodila slobodan kisik jer nije koristila vodu kao izvor vodikovih iona, već je koristila materijale poput sumporovodika i posljedično proizvodila sumpor). Smatra se da se glikoliza razvila u to vrijeme i da bi mogla iskoristiti prednosti jednostavnih šećera koji se proizvode, ali da te reakcije nisu mogle u potpunosti izvući energiju pohranjenu u ugljikohidratima. Razvoj glikolize vjerovatno je prethodio evoluciji fotosinteze, jer je bila pogodna za izvlačenje energije iz materijala koji su se spontano akumulirali u „primečnoj supi“. Kasniji oblik fotosinteze koristio je vodu kao izvor elektrona i vodika i stvarao slobodni kisik. Vremenom je atmosfera postala kiseonična, ali ne prije nego što je kisik oslobodio oksidirane metale u oceanu i stvorio sloj "hrđe" u sedimentu, dopuštajući datiranje uspona prvih fotosintezatora s kisikom. Živa bića prilagođena su iskorištavanju ove nove atmosfere koja je omogućila aerobno disanje kakvo poznajemo da se razvije. Kada se razvio potpuni proces kisikove fotosinteze i atmosfera postala kiseonična, stanice su konačno mogle iskoristiti kisik izbačen fotosintezom za ekstrakciju znatno više energije iz molekula šećera pomoću ciklusa limunske kiseline i oksidativne fosforilacije.


                Dio 2: Unutar mašine za spajanje RNA

                00: 00: 07.19 Ja sam Anna Marie Pyle sa Univerziteta Yale
                00: 00: 09.27 i danas ću vam govoriti o strukturi
                00:00:12.20 i funkcija mašine za spajanje RNA,
                00:00:15.10 koji je RNA molekul koji može katalitički rezati
                00:00:18.15 i religirajte komadiće RNK, spajajući ga zajedno.
                00: 00: 24.28 Mašina na koju ću se fokusirati danas se zove Group II self-spajanje intron
                00: 00: 29.03 i ovaj molekul je vrlo veliki ribozim, ili katalitička RNA,
                00:00:33.19 koji može katalizirati vlastito spajanje i vlastitu transpoziciju,
                00:00:37.02, što znači vraćanje na prethodna mjesta spajanja.
                00: 00: 41.09 I ovo su vrlo, vrlo veliki enzimi
                00: 00: 44.01 i oni su među najvećim ribozimima u prirodi.
                00: 00: 47.27 I kao što vidite ovdje,
                00: 00: 49.09 Ovo je reakcija koju kataliziraju - prolazi kroz dva koraka.
                00: 00: 52.21 U prvom koraku, intron se presavija u strukturu
                00:00:56.11 koji može katalizirati reakciju spajanja,
                00:00:59.18 koji je posredovan vodom,
                00:01:01.12 ili 2' hidroksil (2'-OH) grupa adenozina unutar introna.
                00:01:05.15 Nakon tog koraka, dobijate srednji larijat i,
                00:01:09.00 u drugom koraku spajanja,
                00:01:10.16 3'-OH grupa 5' mjesta spajanja ponovo napada,
                00: 01: 14.22 oslobađa lariat intron i ligacije egzona.
                00:01:19.07 Ovo bi vam trebalo izgledati poznato
                00: 01: 20.13 jer je to ista reakcija koja je katalizirana
                00: 01: 23.12 pomoću vašeg nuklearnog spliceosoma,
                00: 01: 25.06 koja je mašina za spajanje koja je važna za obradu svih naših RNK.
                00:01:30.14 Da ovo stavim u perspektivu,
                00: 01: 32.10 shvatite da većina vaših pre-mRNA ili poruka prekursora,
                00:01:37.15 ima čak 10 introna, a ponekad i više.
                00: 01: 40.29 I oni se moraju ukloniti kroz funkciju vašeg spliceosoma.
                00: 01: 44.16 Zato je jako važno da razumijemo specifičnosti
                00: 01: 47.02 i mehanizam ove reakcije.
                00: 01: 50.02 Kao model sistema,
                00: 01: 50.25 Fokusirao sam se na intron sistem II grupe za samo spajanje.
                00: 01: 55.03 Razlika između ovih sistema je ta što je presavijena struktura
                00: 01: 58.07 samog introna katalizira ovu reakciju
                00:02:01.25 u odsustvu bilo kakvih proteina,
                00: 02: 03.25 dok spliceosomu trebaju stotine proteina
                00:02:07.23 i skup vrlo visoko konzerviranih RNA molekula
                00:02:09.28 da katalizuje istu reakciju.
                00:02:12.08 Dakle, oni su korisni paralelni sistemi za razumevanje mehanike spajanja.
                00: 02: 19.21 Zato se fokusirajmo malo više na to kako izgledaju introni II grupe:
                00:02:23.02 njihova arhitektura domena i sekundarna struktura se sastoje od šest stabljika ili domena
                00:02:27.27 koji zrače iz centralnog točka kao što je ovaj.
                00:02:31.13 Domena 1, ili najveća domena,
                00: 02: 33.14 uvijek se prvo prepiše i presavije
                00: 02: 36.23 i to je neka vrsta skele u koju pristaju svi drugi domeni.
                00:02:40.28 Takođe sadrži sekvence za prepoznavanje meta
                00:02:44.08 da će napasti i cepati,
                00: 02: 46.02 Posebno ima 5 eksona.
                00:02:49.10 Ostali domeni nisu kritični za katalizu,
                00: 02: 52.03 ali najvažniji dio introna Grupe II
                00: 02: 54.20 je ova petlja za kosu koja se zove Domain 5.
                00: 02: 58.16 To je jedini deo introna Grupe II
                00: 03: 00.29 gotovo invarijantan među različitim vrstama
                00:03:03.25, a ovo je zanimljivo jer su introni Grupe II ogromni molekuli.
                00: 03: 07.20 Oni su veličine 400-1000 nukleotida
                00: 03: 10.23 i ironično je što je samo ovih 34 nukleotida ovdje
                00:03:14.20 je njegova najsačuvanija karakteristika.
                00:03:17.16 Drugi važan dio introna Grupe II je domena 6,
                00: 03: 20.12 i ovo je domen koji sadrži adenozin
                00:03:22.28 koji nosi nukleofil za prvi korak spajanja.
                00:03:26.15 Mnogi introni Grupe II, međutim, koriste vodu kao nukleofil za prvi korak.
                00: 03: 31.11 To je osnovni organizacioni plan za intron Grupe II.
                00: 03: 36.03 Koji je njihov mehanizam reakcije?
                00: 03: 38.03 Oni kataliziraju vrlo jednostavnu SN2 reakciju,
                00: 03: 41.11 što je linijski nukleofilni napad,
                00: 03: 43.18 pri čemu alkohol, koji je ili 2'-OH grupa
                00: 03: 48.23 druga riboza ili voda,
                00: 03: 50,27 napada linijski na ovaj fosfat,
                00:03:53.05 dajući vam trigonalni bipiramidalni međuproizvod
                00:03:57.07 i oslobađanje ove fosfatne i 3'-OH grupe
                00: 04: 01.06 sa inverzijom konfiguracije.
                00: 04: 03.29 Koristeći tehnike hemijske biologije,
                00: 04: 05.27 Joe Piccirilli je shvatio da je to reakcija
                00: 04: 09.28 koje je katalizovano metalnim jonima u jezgru introna Grupe II.
                00: 04: 14.26 I tako su introni Grupe II, poput mnogih ribozima,
                00: 04: 17.07, ali ne svi,
                00:04:17.22 je metaloenzim i koristi metale na sljedeći način.
                00:04:23.250,00:04:23.25 Pokazao je da magnezijum koordinira odlazeću grupu
                00: 04: 26.26 i nukleofil
                00: 04: 27.28 za stabilizaciju nakupljanja negativnog naboja
                00: 04: 30.23 u ovom tranzicionom stanju.
                00: 04: 33.03 To je relativno jednostavna reakcija
                00: 04: 34.27 i gotovo ista reakcija u prvom i drugom koraku
                00: 04: 37,26 spajanja.
                00: 04: 42.10 Dakle, znali smo osnovni tjelesni plan ovih RNK
                00: 04: 44.20 i znali smo kakvu reakciju izazivaju,
                00: 04: 47.12 ali nismo razumeli precizan mehanizam hemijske katalize.
                00: 04: 51.19 Takođe smo znali da je ova RNK vjerovatna
                00: 04: 53.22 da ima sve vrste zanimljivih tercijarnih strukturnih motiva.
                00:04:57.240,0:04:57.24 Dakle, ako želimo da razumemo arhitekturu ovog molekula
                00:05:00.27 i njegov precizan mehanizam,
                00: 05: 03.00 Trebala nam je kristalna struktura visoke rezolucije.
                00: 05: 06.18 U osnovi, ono što smo trebali moći učiniti je da odemo iz sekundarne strukture,
                00: 05: 10.25 ili roadkill mapu molekula, kako ja to volim nazvati,
                00: 05: 14.06 do tercijarne strukture.
                00: 05: 16.12 I reći ću vam nešto o tom putovanju
                00:05:18.15 i kako smo počeli da vizualizujemo jezgro mašine za spajanje.
                00: 05: 25.01 Sve je počelo identifikacijom introna Grupe II
                00: 05: 28.02 koji bi se lako kristalizirao.
                00: 05: 29.28 I tražili smo ovaj molekul oko 10 godina,
                00: 05: 32.24 gledajući mnogo, mnogo različitih tipova introna Grupe II
                00: 05: 35.08 i pokušavajući pronaći onu koja je izuzetno stabilna i kristalizuje se.
                00: 05: 39.09 Konačno smo pronašli onu koja se lako kristalizirala
                00:05:42.29 u nizu eubakterije Oceanobacillus iheyensis.
                00:05:47.070 I kada smo transkribovali ovaj molekul,
                00: 05: 49.01 otkrili smo da se spojila i stabilizovala
                00:05:51.20 na vrlo niskim fiziološkim jonima i temperaturama magnezijuma.
                00: 05: 56.08,00: 05: 56.Tako da je to bio obećavajući kandidat.
                00:05:59.27 Zatim smo nastavili da pravimo oko 120 različitih konstrukcija ovog molekula
                00:06:04,200 --> 00:06:04,200 kako bih pokušao da se spakuje
                00:06:07.11 i napravi lijepe kristale
                00: 06: 09.01 iz koje bismo mogli riješiti strukturu.
                00: 06: 12.07 I broj 87, svih ovih konstrukcija,
                00: 06: 14.27 konačno kristalizovano na 3.1 Angstrom rezoluciji,
                00:06:18.11 što je u ciljnom rasponu za rješavanje strukture.
                00: 06: 21.04 -> 00: 06: 21.04 I samo da vam pokažem kako smo modifikovali ovaj molekul
                00: 06: 23.23 za postepeno poboljšanje kristalizacije,
                00:06:25.17 trebalo bi da znate da smo modificirali dužine svih ovih različitih stabljika,
                00:06:29.00 sastav petlje,
                00: 06: 30.25 promijenio je mnogo, mnogo različitih stvari
                00:06:32.12 da optimizira pakovanje i kristalizaciju molekula.
                00: 06: 37.10 I konačno, nakon postizanja tog nivoa kvalitete kristala,
                00: 06: 43.03 uspjeli smo riješiti njegovu strukturu pomoću rendgenske kristalografije.
                00: 06: 47.07 I razlog zašto volim da vam pokažem ovu brojku,
                00: 06: 49.07 koji ilustrira gustoću elektrona introna Oceanobacillus,
                00: 06: 53.28 je da vam to pokaže,
                00:06:55.03, kada samo, po prvi put, pogledate gustinu elektrona,
                00: 06: 58.09 ili rezultat kristalografskog eksperimenta,
                00: 07: 00.22 možete vidjeti prekrasne spirale koje su očigledne
                00: 07: 04.06 i možete dobro vidjeti ukupni plan molekula
                00: 07: 07.22 u slučaju RNK.
                00:07:09.07 U proteinima je često teže vidjeti
                00:07:11.19 sekundarne strukturne karakteristike nego što je to u RNK.
                00: 07: 16.18 Ovo je ilustracija našeg prvog uvida u ovu molekulu.
                00: 07: 21.14 Kada smo konačno uspjeli modelirati sve nukleotide na ovoj karti,
                00: 07: 26.08 U osnovi smo uspjeli riješiti kompletnu strukturu ovog introna.
                00: 07: 32.00 I odmah vidite da je ovo izuzetno loptasti oblik.
                00: 07: 37.01 Ovo nije jednostavna dvostruka spirala
                00:07:38.14 i to nije neuređena serija niti,
                00:07:40.26 to je veoma kompaktan globularni molekul,
                00: 07: 43.09 Koliko god mislite o globularnom proteinu.
                00: 07: 46.03 I postoji niz arhitektonskih karakteristika koje vredi primetiti
                00: 07: 49.10 i usredotočit ću se na ovo za trenutak.
                00:07:51.240,00:07:51.24 Ali možete vidjeti da postoji neka vrsta skele duž vrha ovdje,
                00:07:56.13, i stvara šupljinu u koju se aktivno mjesto ubacuje.
                00:08:00.26 Aktivna lokacija je ovaj crveni dupleks,
                00: 08: 03.26 i to je domen 5 o kojem sam vam već pričao.
                00: 08: 06.27 Vrlo, vrlo visoko očuvana RNK
                00: 08: 09.06,00: 08: 09.06 za koje znamo već neko vrijeme vjerovatno će biti aktivna web lokacija.
                00: 08: 12.21 I, zanimljivo, ove spirale koje izbacuju kraj ovdje,
                00: 08: 18.16 Ovo često sadrži razmake u koje introni Grupe II mogu kodirati
                00: 08: 21.28 Otvoreni okviri za čitanje proteina koji se prenose unutar same intronske sekvence.
                00: 08: 27.00 I zanimljivo je jer možete vidjeti da je ova RNK mnogo veća
                00: 08: 31.19 -> 00: 08: 31.19 Produžilo bi se i ne bi mu smetalo
                00:08:34.04 aktivno mjesto ribozima kao što je presavijeno ovdje.
                00:08:42.17 Dakle, pažljivo gledajući ovaj molekul,
                00:08:44.23 mogli smo naučiti mnogo stvari,
                00: 08: 46.09 i prve stvari o kojima ću vam reći
                00:08:49.05 kako nas je informisao o tercijarnim interakcijama
                00:08:52.08 i tercijarne strukturne karakteristike u RNK.
                00:08:54.260,0:08:54.26 Bilo je mnogo novih koncepata koje je otkrio ovaj molekul
                00:08:57.11 i većina ih je bila unutar intronske domene 1.
                00: 09: 01.20 Podsjetimo, rekao sam da je to 5'-najveći domen introna Grupe II
                00:09:05.04 se prvo savija i savija se autonomno
                00:09:07.16 u specifičnu tercijarnu strukturu.
                00: 09: 10.14 Unutar strukture introna Grupe II,
                00: 09: 12.22 Ovo možemo vidjeti ovdje.
                00: 09: 14.24 Ostatak introna sam izblijedio
                00: 09: 17.04 -> 00: 09: 17.04 tako da se možete fokusirati na Domen 1 u svim ovim bojama.
                00: 09: 22.11 Unutar ove domene nalazi se niz vrlo zanimljivih motiva
                00: 09: 24.111 i pokazaću vam neke od njih.
                00: 09: 27.25 Na primjer, dvije od njih na koje se volim fokusirati prikazane su ovdje.
                00:09:32.09 I da vam pokažem gdje se nalaze u strukturi,
                00:09:35.07, a ova regija ovdje u sekundarnoj strukturi je petosmjerna raskrsnica,
                00: 09: 38.25 koji, kao što možete zamisliti,
                00: 09: 40.01 mora da usvoji prilično složenu arhitekturu za sve ove spirale
                00: 09: 44.03 da pokaže u pravom smjeru i da se formira tercijarni nabor.
                00: 09: 48.02 Pa da vam pokažem ovaj petokraki spoj u trodimenzionalnom prostoru.
                00: 09: 52.11 To je ova struktura ovde.
                00: 09: 55.00,00: 09: 02.60 To je izvanredan skup tercijarnih interakcija
                00:09:57.16 i povezanim motivima.
                00:10:00.18 Moj omiljeni, ovdje gore, zove se T-loop motiv,
                00: 10: 03.23 i ono što vidite je ovo plavo skretanje ovdje
                00: 10: 07.09 podsjeća na motiv koji često viđamo u strukturama,
                00: 10: 11.21 naziva se GNRA tetraloop,
                00: 10: 15.21 ali gotovo da sadrži rupu u sebi:
                00: 10: 18.01 nedostaje baza na ovoj poziciji
                00: 10: 20.077 i napunjen je adenozinom koji dolazi
                00: 10: 23.00 iz ovog sivog dela molekula.
                00: 10: 25.02 Dakle, veliki deo ove RNK se drži zajedno na isti način
                00: 10: 28.16 bi se napravio staromodni sto,
                00: 10: 30.25 sa klinovima koji se uklapaju u žljebove i drže zajedno
                00: 10: 34.00 Na taj način čitavu skelu,
                00:10:35.27 i stabiliziran prvenstveno interakcijama slaganja baze.
                00:10:40.040,04 I možete vidjeti više očuvanih interakcija slaganja
                00: 10: 43.14 i mreže koje su ovdje formirane.
                00: 10: 47.16 Druga vrsta omiljenog dijela molekula za mene se zove Z-sidro.
                00: 10: 52.01 A u sekundarnoj strukturi,
                00: 10: 54.08 Vidimo da je to mehanizam
                00: 10: 57.03 pomoću kojih zelena spirala zapravo postaje savršeno paralelna
                00:11:02.09 sa narandžastim heliksom, ovdje, kao što možete vidjeti u ovoj strukturi.
                00: 11: 05.18 Tako da ove dvije spirale moraju postati jedna do druge.
                00: 11: 09,007 Kako to radi?
                00: 11: 10.24 Dve petlje unutar njih se tope na sledeći način.
                00: 11: 14.25 Evo evo narandžaste spirale, ovdje je dio zelene spirale,
                00: 11: 19.01 i šta se dešava kako narandžasta spirala nastane,
                00: 11: 22.09 Vidite da imate normalne bazne parove ovdje dolje,
                00:11:25.20,00:11:25.20 i onda jedna od baza ispadne
                00:11:27.29 i umjesto formiranja baznog para sa drugim narandžastim pramenom,
                00: 11: 31.06 čini osnovni par sa zelenim pramenom.
                Njegov sljedeći komšija dolazi i formira osnovni par
                00: 11: 36,24 sa još jednim narandžastim pramenom,
                00:11:38.14, a onda se sljedeća baza ponovo izvrće,
                00:11:41.14 formirajući ovaj cik-cak veza između baza i dva lanca,
                00:11:46.02, a ne samo jedan pramen.
                00: 11: 49.03-> 00: 11: 49.03 Dakle, ova trolančana struktura je zaista zanimljiv način
                00: 11: 51.27 da RNA mogu diverzifikovati prepoznavanje centralnog lanca.
                00: 11: 59.09 Još jedna vrsta koncepta za matice i vijke
                00:12:01.29 za sastavljanje RNK koja je otkrivena
                00: 12: 04.08 i ilustrovan intronom Grupe II
                00: 12: 09.111 je motiv riboze zatvarača.
                00:12:11.03 Ovo su zapravo prvi opisali Cate i Doudna 1996.
                00:12:14.09 u jednoj od prvih kristalografskih struktura visoke rezolucije
                00: 12: 17.16 složenog molekula RNK.
                00:12:20.16 I ono što su pokazali je ovaj važan koncept:
                00: 12: 24.112
                00: 12: 27.07 i može formirati bifurkovane vodonične veze
                00: 12: 29.28 koji može spojiti RNK niti.
                00: 12: 32.23 Pa ako imate jedan lanac RNK ovdje,
                00: 12: 34.25 i jedan RNA lanac ovdje,
                00:12:36.19, mogu se udružiti
                00: 12: 39.06 interdigitacijom njihovih 2'-OH grupa.
                00: 12: 42.23 I to je upravo ono što vidimo na mnogim lokacijama u intronu Grupe II.
                00: 12: 47.05,00: 12: 47.05 Konkretno, ovdje gore, na vrhu,
                00: 12: 49.16 postoji dugotrajna interakcija petlje poljupca koja se naziva alfa-alfa ',
                00:12:53.25 i pokazujem vam ove bazne parove u ovoj reprezentaciji upravo ovdje,
                00:12:58.15 na kraju te interakcije,
                00: 13: 00.07 RNA lanci se jako, jako približavaju, kao što vidite ovdje.
                00: 13: 04.19 I kada to učine,
                00: 13: 05.21 zatvaraju se patentnim zatvaračem i ribozi i 2'-OH grupe čine ovu mrežu
                00: 13: 11.20 koji služi za spajanje cijelog ansambla.
                00: 13: 18.21 Dakle, razgovarali smo o tercijarnim interakcijama
                00:13:20.25 koje je otkrila ova složena struktura.
                00:13:23.14 Sada želim da pričam sa tobom malo više o tome šta se dešava
                00: 13: 25.24 na aktivnom mestu introna
                00: 13: 28.02 i kako katalizuje hemiju.
                00: 13: 30.29 Dakle, jedna od stvari koja me je dugo zbunjivala
                00:13:33.00,00:13:33.00 kada sam zurio u sekundarnu strukturu
                00:13:36.13 i konzervatorske karakteristike introna Grupe II bile su da,
                00:13:39.11 iako je domen 5 bio veoma očuvan,
                00: 13: 42.16 postojao je čudan i visok nivo očuvanosti
                00: 13: 45.10 na ovom spoju između Domena 2 i 3.
                00: 13: 48.24 I pitao sam se zašto je tih nekoliko nukleotida u tom spoju
                00: 13: 52.16 jednako očuvano kao Domen 5.
                00: 13: 55.15 A odgovor je došao iz strukture koja je otkrila
                00: 13: 57.01 -> 00: 13: 57.01 da je razlog zašto su sačuvani na istom nivou
                00: 13: 59.29 je da su dio iste strukturne cjeline.
                00: 14: 03.123 Vidite da to čvorište ulazi
                00:14:05.080 --> 00:14:05.080 i vezivanje u glavnom žlijebu te crvene spirale.
                00:14:10.05 Izbliza, izgleda otprilike ovako:
                00:14:12.09 formira prekrasan trostruki heliks,
                00: 14: 14.17 pa dolazi do spajanja nukleotida
                00:14:18.01 i formiraju vodonične veze sa ivicom glavnog žleba
                00:14:21.17 donjeg stabla domene 5
                00:14:24.05 i još jedan je formiran iz drugog sektora domene 5.
                00:14:30.040 Dakle, ova trostruka spirala,
                00: 14: 32.28 zajedno sa oštrim savijanjem u RNA kičmi na ovoj poziciji,
                00:14:37.14 stvoriti veoma jaku platformu metalnih jona unutar intronskog jezgra Grupe II.
                00:14:43.150 A razlog zašto se ovo dešava je taj što možete zamisliti ovdje,
                00: 14: 46.27 da se mnogo, mnogo fosfata okuplja
                00: 14: 50.02 na vrlo, vrlo malom prostoru,
                00: 14: 51.24 pa elektrostatički potencijal u ovoj oblasti molekula
                00: 14: 55.02 postaje ekstremno
                00: 14: 56.28 i postaje vrlo, vrlo pogodno
                00: 14: 58.23 na vezivanje metalnih jona na određenim tačkama.
                00: 15: 02.00 I zaista vidite
                00:15:03.14 da se dva dvovalentna kationa vezuju na ovoj poziciji
                00:15:06.17, tačno 3.9 Angstroma.
                00: 15: 10.13 -> 00: 15: 10.13 A ovo je često potpis za enzime
                00: 15: 14.01 koji kataliziraju cijepanje riboze ili deoksiriboze
                00: 15: 18.14 kroz mehanizam sa dva metalna jona.
                00: 15: 23.12 Dakle, kroz taj posao i dodatni posao koji smo uradili,
                00: 15: 26.03 Saznali smo da su metali 1 i 2 na tim pozicijama
                00: 15: 30.01 su zaista katalitički ioni metala koji su potrebni za spajanje,
                00:15:33.260,0:15:33.26 kao što je Joe Piccirilli predvidio iz eksperimenata hemijske biologije.
                00:15:37,291 --> 00:15:37,291 I stacionirani su tačno iznad rezajuće veze
                00: 15: 40.13 da raskine tu vezu na ciljanoj podlozi.
                00: 15: 45.10 Ovo je bilo vrlo zadovoljavajuće jer je bilo jasno
                00: 15: 47.077 da smo imali metaloenzim koji je na neki način sličan drugim enzimima
                00: 15: 51.28 a ipak smo znali da ovo nije cijela priča.
                00: 15: 55.05,00: 15: 55 To je zato što, na kristalografskoj rezoluciji
                00: 15: 59.01 koje smo koristili za proučavanje ovog molekula,
                00: 16: 01.02 vidjeli smo dodatnu gustoću elektrona koja je konzistentna s drugim metalnim ionima.
                00: 16: 05.21 Ali podaci nisu bili dovoljno dobri da bi nedvosmisleno protumačili njihov stav.
                00: 16: 09.22 Pa smo radili više na ovome,
                00: 16: 11.26 povećavajući rezoluciju i koristeći anomalno rasipanje,
                00: 16: 14.15 -> 00: 16: 14.15 koji je alat za učvršćivanje položaja metalnih jona.
                00:16:19.250 Konkretno, kada smo poboljšali rezoluciju naših kristala,
                00:16:24.070,0:16:24.07 vidjeli smo da je vrlo vjerovatno da ima jona metala
                00: 16: 27.06 takođe na ovoj poziciji i na ovoj poziciji.
                00: 16: 30.18 A zbog načina na koji je okolna RNA bila u interakciji s njima,
                00: 16: 34.03,00: 16: 34.03 bila je velika vjerovatnoća da se radi o jonima kalijuma.
                00: 16: 37.09 Pa ovo nas je iznenadilo,
                00: 16: 38.26 da bi se mogao pojaviti jednostavan monovalentni kation
                00:16:41.10 da igra tako važnu ulogu u aktivnoj lokaciji.
                00: 16: 45.02 Da biste zaista dali snažnu izjavu o ovome,
                00: 16: 46.26 Morali smo nedvosmisleno identificirati njihov položaj,
                00: 16: 49.21 i to je učinjeno zamjenom teških jona
                00: 16: 52.26 koji izuzetno dobro difraktira rendgenske zrake
                00: 16: 56.20 i to je dobar oponašanje kalijuma.
                00: 16: 58.28 Rešili smo još 14 kristalnih struktura
                00:17:02.08 introna u svim ovim različitim kombinacijama metala.
                00:17:06.090 I, posebno, skrenuću vam pažnju na ovo stanje,
                00: 17: 09.01 -> 00: 17: 09.01 u kojem je kalij zamijenjen talijem
                00:17:12.18, a magnezijum je ostao isti.
                00: 17: 15.06 I u ovoj strukturi,
                00:17:16.16, možete vidjeti sa karte razlika
                00:17:18.16 da talijum zauzima tačne pozicije
                00:17:22,230 --> 00:17:22,233 za koje smo pretpostavili da su zauzete kalijumom.
                00: 17: 25.25 I zbog njihove sli ~ nosti u jonskom radijusu i funkciji
                00: 17: 29.23 i sličnost sa paralelnim rubidijum podacima,
                00: 17: 32.23 koja radi istu stvar,
                00:17:34.16, postali smo sigurni da smo smanjili kalijum
                00: 17: 37.09 kao važan sastojak aktivne lokacije.
                00: 17: 43.00 Dakle, u ovom posebnom skupu struktura,
                00:17:46.00, gledali smo slobodni intron,
                00:17:48.05 bez ikakvih veza sa supstratom,
                00: 17: 50.06 pri razumno dobroj rezoluciji.
                00:17:52.09 U ovom slučaju možemo vidjeti sljedeću sliku:
                00: 17: 55.08 Mogli smo vidjeti da postoje dva dvovalentna iona metala
                00: 18: 00.16 (u nedostatku podloge usklađene su s vodom)
                00: 18: 01.14 i bilo je jasno da su postojali potasijumi koji su im bili jako, jako bliski.
                00: 18: 05.18 I zvali smo najbliže K1 i K2.
                00: 18: 09.126 Pomno ispitivanje je otkrilo da je K1 skoro kao kamen temeljac
                00:18:13.08 za formiranje lokacije Metal 2 (M2).
                00: 18: 16.03 Ovaj katalitički metalni ion, koji je apsolutno potreban za hemiju,
                00: 18: 19,205 održava se na mjestu rasporedom liganda
                00: 18: 22.25 koje su postavljene ovim kalijumom.
                00: 18: 25.16 I kasnije su strukture pokazale,
                00:18:27.03, kao što ću vam reći za trenutak,
                00:18:28,290 --> 00:18:28,290 ako zabrljate ovu stranicu mutacijom
                00: 18: 33.00 ili zamjena metalnim jonom pogrešne veličine,
                00: 18: 35.14 Metal 2 se ne veže i ubija ribozim.
                00: 18: 41.14 Ovo je bio samo kontrolni eksperiment koji nam je rekao
                00: 18: 43.17 da u svim ovim čudnim, anomalnim raspršenim ionima,
                00: 18: 46.29 da li smo i dalje dobijali hemiju ribozima.
                00:18:50.26 Ovo je normalno stanje,
                00:18:52.23 --> 00:18:52.23 gdje vidite da se prekursora RNA cijepa na intronski fragment i egzonske fragmente.
                00: 18: 58.24 I ovdje možete vidjeti da je u talijumu,
                00: 19: 01.02 - skoro je srećnije: vidite kako prethodnik odlazi na intronske i egzonične komponente,
                00:19:06.17, pa čak i kroz srednje stanje,
                00: 19: 08.06,00: 19: 08.06 brže nego u slučaju kalijuma.
                00:19:10.18 Dakle, čak i samo u talijumu i magnezijumu,
                00:19:12.28 ovo je veoma sretan enzim,
                00: 19: 14.21 pa ima smisla da talij zamijeni mjesta kalija.
                00:19:20,111 --> 00:19:20,111 Dakle, sve što sam vam do sada pokazao bilo je sa stanjem proizvoda introna.
                Ovo je biološki relevantno stanje
                00:19:28.090,0:19:28.09 jer taj slobodni intron je sposoban za obrnuto spajanje
                00:19:32.16 u RNK slične sekvence, pa čak iu DNK.
                00: 19: 36.14 Tako da je važno,
                00:19:37.29,00:19:37.29 ali u isto vreme sam bio veoma radoznao
                00: 19: 39.29 Uloga aktivnog web mjesta u spajanju,
                00: 19: 42.20 i htio sam vizualizirati prvi korak spajanja.
                00: 19: 45.21 Da biste pogledali spajanje, morate imati ekson od 5 '
                00: 19: 48.04 -> 00: 19: 48.04 koji je povezan sa prvim domenom introna.
                00: 19: 51.19 Pa to je bio konstrukt
                00: 19: 52.24 koje je korišteno za informacije o kojima sam vam ranije govorio,
                00: 19: 56.29 Morali smo stvoriti novu
                00: 19: 58.13 i riješiti potpuno novi sklop struktura
                00:20:01.25 sa priključenim 5' egzonom.
                00: 20: 03.18 I to smo uradili.
                Takođe, u prisustvu svih onih neobičnih metalnih jona.
                00:20:09.280 I vidite sljedeću zanimljivu stvar
                00: 20: 11.29 kada imate priključeni ekson od 5 ':
                00: 20: 14.20 možete vidjeti škare za povezivanje, gdje će se odvijati hemija,
                00:20:17,200 --> 00:20:17,200 umetnuto preko katalitičkih jona magnezijuma
                00: 20: 21.18 i možete vidjeti rastvorljivi fosfat
                00:20:23.13 da bude napadnut od strane nukleofilne vode,
                00: 20: 25.29 koje smo takođe mogli posmatrati.
                00: 20: 28.24 I vidite dva kalijuma
                00: 20: 30.13 igraju svoju važnu ulogu u podržavanju aktivne web stranice.
                00: 20: 33.24 Ovakvu strukturu smo dobili u prisustvu kalcijuma
                00:20:36.220,0:20:36.22 iu ovom konkretnom stanju, fosfat se ne cepa.
                Ali kada dodate magnezijum,
                00:20:42.12 vidiš dekolte
                00:20:43.25 i vidite kako se rascijepljeni fosfat migrira
                00:20:46,05 sa ove pozicije na kalijum 2.
                00: 20: 49.27 To nam govori da kalij 2 igra ključnu ulogu u mehanizmu:
                00: 20: 53.26 Važno je za stabilizaciju
                00: 20: 55.18 proizvod prve reakcije.
                00:20:58.12 Dakle, svaki metalni jon ima važnu ulogu u čitavom procesu.
                00: 21: 06.05,00: 21: 06.05 Upravo sam vam rekao o K1 i K2,
                00: 21: 07,29 M1 i M2,
                00: 21: 09.099 ali ne dozvolite da vas to natjera na razmišljanje
                00:21:11.18 da su to jedini važni metali u strukturi.
                00: 21: 14.13 To su oni koji su veoma važni za hemiju,
                00: 21: 16.21 ali dalje smo radili na zauzimanju metalnih jona
                00: 21: 20.22 u cijeloj ovoj RNK nam pokazuje da postoji mnogo, mnogo metalnih iona
                00:21:24,290 --> 00:21:24,290 koji imaju veliku popunjenost u ovoj RNA
                00: 21: 27.24 i koji podržavaju različite motive tercijarne strukture.
                00:21:31.28 Metalni joni igraju bitnu ulogu u organizaciji RNA molekula
                00: 21: 36.28 pa nastavljamo s istraživanjem i njih.
                00: 21: 43.12 -> 00: 21: 43.12 Šta smo do sada naučili?
                00: 21: 46.056 Intron nas je naučio o mehanizmu spajanja pre-mRNA na hemijskom nivou,
                00: 21: 50.07,00: 21: 36.20 ali je otkrio i neke nove ideje o RNK kao katalizatoru.
                00:21:54.18 Pokazalo nam je sljedeće koncepte:
                00: 21: 57.03 da su za hemiju ribozima važni ne samo dvovalentni ioni,
                00:22:01.19 monovalentni joni također mogu igrati ulogu,
                00:22:04.13, a kalij je posebno važan iu strukturi i katalizi.
                00: 22: 09.29 Tokom spajanja introna II grupe,
                00: 22: 11.14 Vidimo da svaki od kalijuma 1 i 2 igra svoju ulogu
                00: 22: 14.24 -> 00: 22: 14.24 u mehanizmu koji je važan.
                00:22:16.26 To znači da introni Grupe II,
                00: 22: 18.00 i možda drugi ribozimi,
                00:22:19.22 nisu jednostavna dva metalna jona enzima.
                00: 22: 23.00 U stvari, slično proteinskim enzimima,
                00:22:24.18 možda koriste metalne grozdove,
                00: 22: 26.26 - što je vrlo, vrlo česta pojava u svijetu proteina.
                00: 22: 30.23 Dakle, heteronuklearne metalne grupe sastavljene od različitih vrsta jona,
                00:22:34.13 može biti važna tema.
                00: 22: 37.19 I ovo nas dovodi do činjenice da kada se superponirate
                00:22:40.01 aktivno mjesto introna Grupe II sa proteinskim enzimima,
                možete vidjeti važne paralele
                00: 22: 44.13 -> 00: 22: 44.13 na nacin na koji rade hemiju.
                00:22:49.13 Sada ću vam reći nešto o tome
                00:22:51.11 ono što smo naučili iz natrijumovog oblika ove strukture,
                00:22:54.23, jer nam je prvi put otkrilo da postoji
                00:22:57.26 alternativnu konformaciju unutar aktivnog mjesta introna Grupe II.
                00: 23: 01.14 Reći ću vam kako to tumačimo.
                00:23:05.00,00:23:05.00 Dakle, odavno znamo da ako ste slučajno napravili svoje bafere,
                00: 23: 08.18 ili je dodao bilo koji natrijum u reakciju koja uključuje
                00: 23: 11.22 bilo koji od introna Grupe II s kojima smo radili,
                00: 23: 14.054 -> 00: 23: 14.05 Ne vidite hemiju reakcije.
                00: 23: 15.24,00: 23: 15.24 Ne vidite spajanje.
                00: 23: 17.17 Tako da ima smisla jer natrij nema isti ionski radijus kao kalij
                00: 23: 21.16 i ne uklapa se u kalijumove lokacije.
                00: 23: 24.121 I sasvim sigurno, vidimo da je natrijumski oblik introna
                00: 23: 27.11 usvaja alternativnu konfiguraciju aktivne lokacije.
                00:23:32.140,0:23:32.14 Vidimo ono što izgleda kao konformacijski prekidač
                00: 23: 35.01 između dva koraka spajanja koji uključuje rotaciju dvije baze,
                00:23:39.11 jedan ovdje i jedan ovdje.
                00:23:42.14 Ono što vidimo je da u prethodnom obliku introna,
                00: 23: 44.24 -> 00: 23: 44.24 ovdje imate ovaj veliki triplex utora
                00: 23: 47.29 i imate tako zaokret u RNA okosnici,
                00:23:50,200 --> 00:23:50,200 au obliku natrijuma, dvije od tih baza su se preokrenule.
                00: 23: 54.22 U jednom slucaju 70 stepeni
                00:23:56.05 i u jednom slučaju jedan od katalitičkih molekula gvanozina
                00: 23: 59.21 premješta se sa ove pozicije skroz ovamo,
                00: 24: 02.17 sada komunicira sa potpuno drugačijom domenom: domenom 3.
                00: 24: 06.26 Kada se dogodi ovakva arhitektonska preuređenja,
                00: 24: 10.02 -> 00: 24: 10.02 joni metala na aktivnom mestu zapravo odlaze
                00:24:13.02, i stvara veliku otvorenu rupu unutar aktivnog mjesta.
                To je zapravo neophodno
                00:24:18.08, jer između koraka spajanja
                00:24:21.02, da se reaktanti za prvi korak moraju skloniti s puta
                00:24:23.24 i reaktanti za drugi korak moraju ući.
                00: 24: 26.10 I tako smo pretpostavili da bi to moglo biti
                00: 24: 29.10 -> 00: 24: 29.10 preuređenje koje se mora dogoditi između stepenica
                00: 24: 32.03 tako da možete podnijeti potrebne promjene
                00:24:34.04 da stimuliše drugi korak spajanja i završi proces.
                00: 24: 38.15 Pa, ako zamislite da se intron II grupe spaja
                00: 24: 40.29 odvija se sa ova dva koraka, kao što sam već objasnio,
                00: 24: 44.111 izbliza se može dogoditi na sljedeći način.
                00:24:47.14 Znamo da je uređenje aktivne lokacije, prethodno,
                00: 24: 51.00 i odmah nakon prvog koraka spajanja,
                00: 24: 52.29 izgleda otprilike ovako,
                00: 24: 54.112
                00:24:58.190,0:24:58.19 I mi smo pretpostavili da je to u međuproduktu
                00: 25: 01.05 -> 00: 25: 01.05 između dva stanja uključuje rotaciju dvije baze.
                00:25:06.18 Nakon toga se dogodi i drugi korak spajanja je postavljen,
                00: 25: 09.22
                00: 25: 13.05 i joni metala, i vraćaju se u početno stanje.
                00: 25: 20.16 00: 25: 20.16 Dakle, ako razmislimo o organizaciji aktivne stranice
                00: 25: 24.22 za prvi korak spajanja,
                00:25:26.08, odnosno sajt koji je kompetentan za hemiju,
                00: 25: 30.10 Uspjeli smo uzeti te podatke
                00:25:33.12, i naučili mnogo o evoluciji spajanja
                00:25:37.18 kod eukariota.
                00: 25: 40.03 -> 00: 25: 40.03 A razlog za to je struktura introna Grupe II
                00: 25: 43.02 je poslužio kao neka vrsta puta za razmišljanje o arhitekturi
                00: 25: 46.16 00: 25: 46.16 eukariotskog spliceosoma bi mogao biti organiziran.
                00:25:50.21 A razlog zašto to mislim je sljedeći.
                00: 25: 53.14 Domena 5, ovaj visoko očuvani motiv koji sadrži sve aktivne elemente web stranice,
                00:25:58.10 je ovdje prikazano u ovakvoj sekundarnoj strukturi.
                00: 26: 01.16 A ovo, isprekidane linije,
                00:26:03.11 ukazalo je na tercijarne interakcije koje je otkrila naša kristalna struktura.
                00: 26: 08.01 -> 00: 26: 08.01 I slucajno znamo da je jedan od zaista ocuvanih molekula RNK
                00: 26: 12.05 u vašem spliceosomu,
                00:26:13.13 nazvan U6 mala nuklearna RNA,
                00: 26: 16.00 ima sekundarnu strukturu koja je uvijek jako podsjećala na Domen 5 u intronima Grupe II,
                00:26:22.050,00:26:22.05 i mnogo godina ljudi su pretpostavljali da postoji sličnost među njima.
                00:26:25,111 --> 00:26:25,113 Čak su vezali dva metalna jona na sličnim mestima.
                00: 26: 29.111 00: 26: 29.11 Ali struktura koju smo reljili
                00:26:31.17 sugerirao je da dio U6
                00:26:33.19 bi mogli napraviti iste molekularne interakcije
                00:26:36.03, koje smo primetili u intronu Grupe II.
                I nedavni rad u laboratoriji Joe Piccirillija
                00: 26: 42.18 i John Stahley sa Univerziteta u Chicagu,
                00:26:45.08 koristeći spliceosomalne RNK,
                00: 26: 48.02 su zaista pokazali da je spliceosomalno aktivno mjesto
                00: 26: 50.26 izgleda vrlo, vrlo slièno onoj iz druge grupe.
                00: 26: 53.24 I ustvari, oni M1 i M2 spliceosoma
                00: 26: 57.02 su postavljeni na isti način,
                00: 26: 58,28 i prema predviđenim osnovama,
                00: 27: 00.12 kako je uočeno u intronu Grupe II.
                00: 27: 03.08,00: 27: 03.08 Ovo je uzbudljivo jer znači da,
                00: 27: 05,19 kako je davno predviđeno,
                00:27:07.29, da introne Grupe II i spliceosom
                00: 27: 09.20 mogu imati zajedničkog evolucijskog pretka.
                00:27:15.04 Dakle, da zaključim,
                00:27:17.28 kroz studije introna Oceanobacillus Grupe II,
                00: 27: 20.17 Vizualizirali smo strukturu i aktivno mjesto mašine za spajanje RNA,
                00: 27: 24.21 Identifikovali smo jone metala u jezgri Grupe II,
                00:27:27.21, pronalaženje važnih uloga i za monovalentne i za dvovalentne
                00: 27: 30.18 u strukturi i hemiji.
                00:27:32.24 Ovaj ribozim koristi novi klaster metalnih jona,
                00: 27: 35.25 što znači da se hemija RNK ne razlikuje toliko od hemije proteina.
                00: 27: 40.02 Metalna grupa je netaknuta čak i bez podloge,
                00: 27: 42.21 što znači da skoro kao da ovaj enzim ima zube
                00: 27: 45.08 što ima smisla jer su introni II grupe retroelementi koji mogu napasti DNK.
                00:27:51.040,0:27:51.04 I vjerujemo da smo vidjeli strukturalni prekidač
                00:27:53.06 između dva koraka spajanja
                00:27:55.02, da možemo početi da karakterišemo njegove karakteristike.
                00:27:58.250 I, zbog rada drugih,
                00:28:00.11 sada je jasno da introni Grupe II i spliceosom
                00: 28: 03.03 imaju gotovo identičnu aktivnu web lokaciju.
                00: 28: 06.15 -> 00: 28: 06.15 Dakle, struktura II grupe je bila od velike pomoži
                00: 28: 07.27
                00:28:12.290,00:28:12.29 Dakle, sav ovaj posao su uradila tri veoma talentovana čoveka:
                00: 28: 16.19 Nav Toor,
                00: 28: 17.29 Marco Marcia,
                00: 28: 19.09 i Kevin Keating,
                00:28:20.11 uz veliku pomoć Raj Rajašankara
                00: 28: 22.122 i Olga Fedorova.
                00: 28: 23.09 I veoma sam zahvalan ovim ljudima za njihov trud i posvećenost.
                00: 28: 26.26 I hvala vam puno što ste poslušali ovu prezentaciju.


                O Lehningerovim principima biohemije 7. izdanje Pdf

                Lehningerovi principi biokemije Pdf 7. izdanje Pdf Besplatno preuzimanje omiljeno je u učionici od svog prvog izdanja. To je klasičan uvod u biohemiju koji unosi jasnoću i koherentnost u često glomaznu disciplinu, udžbenik o klasičnom jezgru terena, koji se uvijek čini svježim kombiniranjem definitivnog napretka te oblasti sa sposobnošću divljenja da dopre do učenika.

                Osim ažuriranja sadržaja i sve većeg naglaska na medicinskoj važnosti, Lehningerovi principi biokemije 7. izdanje Pdf pruža ažuriranu pedagogiju koja podržava predavače u rješavanju ključnih izazova u nastavi biokemije.

                NOVO U OVOME Lehningerovi principi biokemije Pdf 7. izdanje Pdf Besplatno preuzimanje UKLJUČIVANJE VEĆIH NAPREDAKA U BIOHEMIJI Svako poglavlje u Lehningerovim principima biokemije u 6. izdanju pdf knjige temeljito je ažurirano kako bi obuhvatilo najvažnija dostignuća u biokemiji, npr .: * Nova rasprava o amiloidu bolesti u kontekstu nakupljanja proteina

                (Poglavlje 4) * Prošireni i ažurirani odjeljak o lipidnim splavovima i kaveolama koji uključuje novi materijal o zakrivljenosti membrane i proteinima koji na nju utječu te uvođenjem amfitropskih proteina i prstenastih lipida

                (Poglavlje 11) * Novi okvir 24-2, Epigenetika, struktura nukleosoma i varijante histona koji opisuju ulogu modifikacije histona i depozicije nukleosoma u prijenosu epigenetskih informacija u naslijeđu BIOHEMIJSKE METODE Razumijevanje biohemije i njene praktične primjene se povećava s novim i novim ažurirani detalji o metodama koje se koriste za dobijanje informacija, npr .: * Upotreba MALDI-MS u određivanju strukture oligosaharida

                (Pog. 7) * Upotreba oznaka za analizu i prečišćavanje proteina (Gl. 9) PRIMJERI MEDICINSKI RELEVANTNI Ikona se koristi svuda da označi materijal od medicinskog interesa. Uključeno je mnogo novih primjera koji se odnose na biohemiju s medicinom i općenito sa zdravstvenim problemima. Autorski cilj#8217 je da studenti nauče biokemiju i shvate njenu važnost za život i planetu. POSEBNA TEMA: RAZUMIJEVANJE METABOLIZMA KROZ DEBOST I DIJABETES Pretilost i njene medicinske posljedice-kardiovaskularne bolesti i dijabetes-brzo postaju epidemija u industrijski razvijenom svijetu, a ovo izdanje uključuje novi materijal o biokemijskim vezama između pretilosti i zdravlja u cijeloj knjizi. Ovaj fokus na dijabetes pruža integrirajuću temu kroz poglavlja o metabolizmu i njegovoj kontroli.

                NOVI ALATI ZA RJEŠAVANJE PROBLEMA * Novi obrađeni primjeri u tekstu pomažu učenicima da poboljšaju svoje kvantitativne vještine rješavanja problema, vodeći ih kroz neke od najtežih jednačina. * Više od 100 novih problema na kraju poglavlja daje učenicima dodatnu priliku da vježbaju naučeno.

                * Novi problemi analize podataka (jedan na kraju svakog poglavlja) podstiču učenike da sintetiziraju ono što su naučili i primjenjuju svoje znanje u tumačenju podataka iz literature. Fokus na temeljima organske hemije Ovo pomaže studentima da razumiju biohemiju oslanjajući se na ono što su naučili u svom modulu organske hemije.

                * Novi odeljak 13.2, Hemijska logika i uobičajene biohemijske reakcije, govori o uobičajenim tipovima biohemijskih reakcija koje leže u osnovi svih metaboličkih reakcija. * Hemijska logika pojačana je u raspravama o centralnim metaboličkim putevima.

                * Slike mehanizama sadrže detaljne opise koji pomažu učenicima da razumiju proces reakcije.

                * U predstavljanju reakcionih mehanizama, knjiga dosljedno koristi skup konvencija uvedenih i detaljno objašnjenih s prvim naiđenim enzimskim mehanizmom. * Neki od novih problema fokusirani su na hemijske mehanizme i pojačavaju mehanicističke teme. JASNE KLJUČNE KONVENCIJE Mnoge konvencije koje su toliko neophodne za razumevanje svake biohemijske teme i biohemijske literature izvučene su iz teksta i istaknute. Ove ključne konvencije uključuju jasne izjave mnogih pretpostavki i konvencija za koje se često očekuje da ih studenti asimiliraju bez da im se kaže (na primjer, peptidne sekvence su napisane od amino- do karboksiterminalnog kraja, slijeva na desno nukleotidne sekvence su napisane od 5′ do 3&# 8217kraj, slijeva nadesno). Ovu knjigu podržava prateća web stranica (www.whfreeman.com/lehninger5e), koja pruža razne alate za učenje koji pomažu razumijevanju i učenju, uključujući animirane mehanizme enzima i biohemijske tehnike, interaktivne kvizove, tutorijale o molekularnoj strukturi i interaktivne kvizove.


                O Lehningerovim principima biohemije 7. izdanje Pdf Download

                Jasno pisanje i ilustracije... Jasna objašnjenja teških koncepata... Jasna komunikacija o načinima biohemije se trenutno razumije i praktikuje. Više od 35 godina, u izdanju za najprodavanijim izdanjem, Lehninger Principles of Biochemistry 7th Edition Pdf Download stavlja te definišne principe u praksu, vodeći studente kroz koherentan uvod u osnove biohemije bez preopterećenja.

                Uz ovo Lehningerovo izdanje o biokemiji, studenti će se susresti s novim informacijama koje proizlaze iz visokopropusnog sekvenciranja DNK, kristalografije rendgenskih zraka, manipulacije genima i ekspresije gena te drugih tehnika. Osim toga, studenti koji koriste biohemiju lehninger će vidjeti kako se savremena biohemija pomaknula od istraživanja metaboličkih puteva u izolaciji na fokusiranje na interakcije među putevima. Oni će također dobiti ažurirano razumijevanje važnosti biokemije za proučavanje ljudskih bolesti (posebno dijabetesa), kao i važnu ulogu evolucijske teorije u biokemijskim istraživanjima.

                Novo izdanje principa biokemije Lehninger dovodi ovaj izvanredan tekst u novu eru. Poput svojih prethodnika, Lehninger Principles Of Biochemistry 7 Edition Free Download, postiže pažljivu ravnotežu trenutne znanosti i trajnih koncepata, uključujući ogromnu količinu novih otkrića, ali samo onih koji pomažu ilustrirati temeljne principe biokemije.

                Ove opsežne promjene sadržaja, kao i nova umjetnost i moćne nove tehnologije učenja čine ovo izdanje Lehningerovih principa biokemije pdf najimpresivnijim do sada.


                Sažetak

                Članovi porodice proteina specifičnih za zaustavljanje rasta 2 (GAS2) sastoje se od navodne domene koja veže aktin (CH) i domene koja veže mikrotubule (GAR) i smatraju se miniverzijama spektraplakina. U porodici GAS2 postoje četiri člana, tj. GAS2, GAS2L1, GAS2L2 i GAS2L3. Iako je GAS2 definiran kao porodica proteina specifičnih za zaustavljanje rasta, značajne razlike u obrascima ekspresije, karakteristikama interakcije i biološkim problemima ili bolestima među različitim članovima porodice GAS2 do danas nisu sistemski pregledane. Stoga smo sumirali dostupne dokaze o strukturama i funkcijama članova porodice GAS2.Ovaj pregled olakšava sveobuhvatno molekularno razumijevanje uključenosti članova porodice GAS2 u niz bioloških procesa, uključujući reorganizaciju citoskeleta, ćelijski ciklus, apoptozu i razvoj raka.


                Sadržaj

                Eukariotski ćelijski ciklus sastoji se od četiri različite faze: G1 faza, S faza (sinteza), G2 faza (zajednički poznata kao interfaza) i M faza (mitoza i citokineza). M faza se sama po sebi sastoji od dva čvrsto povezana procesa: mitoze, u kojoj se jezgro ćelije dijeli, i citokineze, u kojoj se citoplazma ćelije dijeli formirajući dvije kćeri ćelije. Aktiviranje svake faze ovisi o pravilnom napredovanju i završetku prethodne. Za ćelije koje su se privremeno ili reverzibilno prestale dijeliti kaže se da su ušle u stanje mirovanja koje se naziva G0 faza.

                State Faza Skraćenica Opis
                Odmara se Razmak 0 G0 Faza u kojoj je ćelija napustila ciklus i prestala da se deli.
                Interfaza Razmak 1 G1 Ćelije se povećavaju u veličini u praznini 1. The G1 kontrolni punkt kontrolni mehanizam osigurava da je sve spremno za sintezu DNK.
                Sinteza S Tokom ove faze dolazi do replikacije DNK.
                Praznina 2 G2 Tokom jaza između sinteze DNK i mitoze, ćelija će nastaviti da raste. The G2 kontrolni punkt kontrolni mehanizam osigurava da je sve spremno za ulazak u fazu M (mitoza) i podjelu.
                Podjela ćelije Mitoza M Rast stanica u ovoj fazi prestaje, a stanična energija se fokusira na urednu podjelu u dvije ćelije kćeri. Kontrolna tačka usred mitoze (Metafazna kontrolna tačka) osigurava da je ćelija spremna za dovršetak diobe stanice.

                Nakon diobe stanica, svaka od ćelija kćeri započinje međufazu novog ciklusa. Iako se različite faze interfaze obično morfološki ne razlikuju, svaka faza ćelijskog ciklusa ima poseban skup specijalizovanih biohemijskih procesa koji pripremaju ćeliju za početak deobe ćelije.

                G0 faza (mirovanje) Uredi

                G0 je faza mirovanja u kojoj je ćelija napustila ciklus i prestala se dijeliti. Ćelijski ciklus počinje ovom fazom. Neproliferativne ćelije (koje se ne dijele) u višećelijskih eukariota općenito ulaze u miran G0 stanje iz G1 i mogu ostati u stanju mirovanja duži vremenski period, moguće neograničeno dugo (kao što je često slučaj za neurone). To je vrlo uobičajeno za stanice koje su potpuno diferencirane. Neke ćelije ulaze u G0 polutrajne faze i smatraju se postmitotskim, npr. neke ćelije jetre, bubrega i želuca. Mnoge ćelije ne ulaze u G0 i nastavljaju se dijeliti tijekom života organizma, na primjer, epitelne ćelije.

                Reč "postmitotična" se ponekad koristi za označavanje i mirujućih i senescentnih ćelija. Ćelijsko starenje javlja se kao odgovor na oštećenje DNK i vanjski stres i obično predstavlja zastoj u G1. Ćelijsko starenje može učiniti potomstvo ćelije neodrživim, a često je biohemijska alternativa samouništenju tako oštećene ćelije apoptozom.

                Interfazno uređivanje

                Interfaza je niz promjena koje se dešavaju u novoformiranoj ćeliji i njenom jezgru prije nego što ponovo postane sposobna za diobu. Naziva se i pripremna faza ili intermitoza. Obično interfaza traje najmanje 91% ukupnog vremena potrebnog za stanični ciklus.

                Interfaza se odvija u tri faze, G1, S i G2, nakon čega slijedi ciklus mitoze i citokineze. Sadržaj nuklearne DNK ćelije se duplicira tokom S faze.

                G1 faza (Prva faza rasta ili faza postmitotskog jaza) Uredi

                Prva faza unutar interfaze, od kraja prethodne M faze do početka sinteze DNK, naziva se G1 (G označava jaz). Zove se i faza rasta. Tokom ove faze, biosintetičke aktivnosti ćelije, koje su znatno usporene tokom M faze, nastavljaju se velikom brzinom. Trajanje G1 je vrlo varijabilna, čak i među različitim stanicama iste vrste. [3] U ovoj fazi, stanica povećava opskrbu proteinima, povećava broj organela (kao što su mitohondrije, ribozomi) i raste u veličini. U G1 fazi, ćelija ima tri mogućnosti.

                • Za nastavak ćelijskog ciklusa i ulazak u S fazu
                • Zaustavite ćelijski ciklus i unesite G0 faza za podvrgavanje diferencijaciji.
                • Uhapsiti u G1 faza pa može ući u G0 faze ili ponovo ući u ćelijski ciklus.

                Odlučujuća tačka naziva se kontrolna tačka (tačka ograničenja). Ova kontrolna tačka naziva se restriktivna tačka ili START i regulisana je G.1/S ciklini, koji uzrokuju prijelaz iz G1 do S faze. Prolaz kroz G1 kontrolna tačka obavezuje ćeliju na diobu.

                S faza (replikacija DNK) Uredi

                Slijedeća S faza započinje kada sinteza DNK započne kada se završi, svi su kromosomi replicirani, tj. Svaki se kromosom sastoji od dvije sestrinske kromatide. Tako se tijekom ove faze količina DNK u stanici udvostručila, iako su ploidnost i broj kromosoma nepromijenjeni. Stope transkripcije RNK i sinteze proteina su veoma niske tokom ove faze. Izuzetak je proizvodnja histona, od kojih se većina javlja tokom S faze. [4] [5] [6]

                G2 faza (rast) Uredi

                G2 faza se javlja nakon replikacije DNK i period je sinteze proteina i brzog rasta ćelije kako bi se stanica pripremila za mitozu. Tokom ove faze mikrotubule se počinju reorganizirati u obliku vretena (predfaza). Prije nego što pređete u fazu mitoze, ćelije se moraju provjeriti u G2 kontrolna točka za bilo kakvo oštećenje DNK u kromosomima. G2 kontrolnu točku uglavnom regulira tumorski protein p53. Ako je DNK oštećena, p53 će ili popraviti DNK ili pokrenuti apoptozu ćelije. Ako je p53 nefunkcionalan ili mutiran, stanice s oštećenom DNK mogu nastaviti kroz ćelijski ciklus, što dovodi do razvoja raka.

                Mitotička faza (odvajanje hromozoma) Edit

                Relativno kratko M faza sastoji se od nuklearne podjele (kariokineze). To je relativno kratak period ćelijskog ciklusa. M faza je složena i visoko regulirana. Redoslijed događaja podijeljen je u faze, koje odgovaraju završetku jednog skupa aktivnosti i početku sljedećeg. Ove faze su sekvencijalno poznate kao:

                Mitoza je proces kojim eukariotska ćelija razdvaja kromosome u jezgri svoje ćelije na dva identična skupa u dva jezgra. [7] Tokom procesa mitoze parovi hromozoma se kondenzuju i vežu za mikrotubule koje povlače sestrinske hromatide na suprotne strane ćelije. [8]

                Mitoza se javlja isključivo u eukariotskim stanicama, ali se kod različitih vrsta javlja na različite načine. Na primjer, životinjske stanice prolaze kroz "otvorenu" mitozu, gdje se nuklearni omotač razbija prije nego što se hromozomi odvoje, dok gljive kao npr. Aspergillus nidulans i Saccharomyces cerevisiae (kvasac) prolaze kroz "zatvorenu" mitozu, gdje se hromozomi dijele unutar netaknutog ćelijskog jezgra. [9]

                Faza citokineze (odvajanje svih ćelijskih komponenti) Uredi

                Nakon mitoze odmah slijedi citokineza koja dijeli jezgre, citoplazmu, organele i staničnu membranu na dvije ćelije koje sadrže približno jednake udjele ovih staničnih komponenti. Mitoza i citokineza zajedno definiraju podjelu matične ćelije na dvije ćelije kćeri, genetski identične jedna drugoj i svojoj matičnoj ćeliji. Ovo čini oko 10% ćelijskog ciklusa.

                Budući da se citokineza obično javlja u sprezi s mitozom, "mitoza" se često koristi naizmenično sa "M fazom". Međutim, postoje mnoge ćelije u kojima se mitoza i citokineza javljaju odvojeno, tvoreći pojedinačne ćelije s više jezgara u procesu koji se naziva endoreplikacija. Ovo se najviše javlja među gljivama i sluzavim plijesni, ali se nalazi u različitim grupama. Čak se i kod životinja citokineza i mitoza mogu pojaviti neovisno, na primjer tijekom određenih faza embrionalnog razvoja voćnih mušica. [10] Pogreške u mitozi mogu dovesti do smrti ćelija putem apoptoze ili uzrokovati mutacije koje mogu dovesti do raka.

                Regulacija ćelijskog ciklusa uključuje procese ključne za opstanak ćelije, uključujući otkrivanje i popravku genetskih oštećenja, kao i prevenciju nekontrolisane diobe ćelije. Molekularni događaji koji kontroliraju ćelijski ciklus su uređeni i usmjereni, odnosno svaki proces se odvija uzastopno i nemoguće je "obrnuti" ciklus.

                Uloga ciklina i CDK -ova Uređivanje

                Dvije ključne klase regulatornih molekula, ciklini i ciklin zavisne kinaze (CDK), određuju napredak ćelije kroz ćelijski ciklus. [11] Leland H. Hartwell, R. Timothy Hunt i Paul M. Nurse dobili su 2001. Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu za njihovo otkriće ovih centralnih molekula. [12] Mnogi geni koji kodiraju cikline i CDK očuvani su među svim eukariotima, ali općenito, složeniji organizmi imaju složenije sisteme kontrole ćelijskog ciklusa koji uključuju više pojedinačnih komponenti. Mnogi relevantni geni prvi su put identificirani proučavanjem kvasca, posebno Saccharomyces cerevisiae [13] genetska nomenklatura kvasca naziva mnoge od ovih gena CDC (za "ciklus ćelijske diobe") nakon čega slijedi identifikacijski broj, npr. cdc25 ili cdc20.

                Ciklini tvore regulatorne podjedinice i CDK, katalitičke podjedinice aktiviranih heterodimernih ciklina nemaju katalitičku aktivnost, a CDK su neaktivni u odsustvu partnerskog ciklina. Kad ih aktivira vezani ciklin, CDK -i izvode uobičajenu biokemijsku reakciju koja se naziva fosforilacija koja aktivira ili inaktivira ciljane proteine ​​kako bi orkestrirala koordinirani ulazak u sljedeću fazu staničnog ciklusa. Različite kombinacije ciklin-CDK određuju ciljane proteine ​​nizvodno. CDK se konstitutivno eksprimiraju u ćelijama, dok se ciklini sintetiziraju u specifičnim fazama ćelijskog ciklusa, kao odgovor na različite molekularne signale. [14]

                Opći mehanizam interakcije ciklin-CDK Uredi

                Nakon što je primio promitotski ekstracelularni signal, G1 ciklin-CDK kompleksi postaju aktivni za pripremu ćelije za S fazu, promovišući ekspresiju faktora transkripcije koji zauzvrat promovišu ekspresiju S ciklina i enzima potrebnih za replikaciju DNK. G1 kompleksi ciklin-CDK također potiču razgradnju molekula koji djeluju kao inhibitori S faze ciljajući ih na ubikvitinaciju. Nakon što je protein ubikvitiniran, proteasom je usmjeren na proteolitičku razgradnju. Međutim, rezultati nedavnog istraživanja dinamike transkripcije E2F na razini jedne stanice tvrde da je uloga aktivnosti G1 ciklin-CDK, posebno ciklina D-CDK4/6, prilagoditi vrijeme, a ne predanost ulaska u stanični ciklus . [15]

                Aktivni S ciklin-CDK kompleksi fosforiliraju proteine ​​koji sačinjavaju komplekse pre replikacije sastavljene tokom G1 faza o poreklu replikacije DNK. Fosforilacija ima dvije svrhe: aktiviranje svakog već sastavljenog kompleksa prije replikacije i sprječavanje stvaranja novih kompleksa. Ovo osigurava da će se svaki dio genoma ćelije replicirati jednom i samo jednom. Razlog za sprečavanje praznina u replikaciji je prilično jasan, jer će ćelije kćeri kojima nedostaju svi ili dio ključnih gena umrijeti. Međutim, iz razloga vezanih za efekte broja kopija gena, posjedovanje dodatnih kopija određenih gena također je štetno za ćelije kćeri.

                Mitotički ciklin-CDK kompleksi, koji se sintetiziraju, ali se inaktiviraju tokom S i G2 faze, potiču početak mitoze stimulirajući nizvodne proteine ​​uključene u kondenzaciju kromosoma i montažu mitotičkog vretena. Kritični kompleks koji se aktivira tokom ovog procesa je ubikvitin ligaza poznata kao kompleks koji promoviše anafazu (APC), koji promovira degradaciju strukturnih proteina povezanih s hromozomskim kinetohorom. APC također cilja na mitotičke cikline radi razgradnje, osiguravajući da se telofaza i citokineza mogu nastaviti. [16]

                Specifično djelovanje kompleksa ciklin-CDK Uredi

                Ciklin D je prvi ciklin proizveden u ćelijama koje ulaze u ćelijski ciklus, kao odgovor na ekstracelularne signale (npr. faktore rasta). Nivo ciklina D ostaje nizak u ćelijama u mirovanju koje se ne razmnožavaju. Osim toga, CDK4/6 i CDK2 su također neaktivni jer su CDK4/6 vezani članovima INK4 porodice (npr. p16), ograničavajući aktivnost kinaze. U međuvremenu, CDK2 komplekse inhibiraju CIP/KIP proteini kao što su p21 i p27, [17] Kada je vrijeme da ćelija uđe u ćelijski ciklus, koji je pokrenut mitogenim stimulusom, nivoi ciklina D se povećavaju. Kao odgovor na ovaj okidač, ciklin D se veže za postojeći CDK4/6, tvoreći aktivni kompleks ciklina D-CDK4/6. Kompleksi ciklina D-CDK4/6 zauzvrat monofosforiliraju osjetljivi protein retinoblastoma (Rb) na pRb. Nefosforilirani supresor Rb tumora djeluje u induciranju izlaska iz ćelijskog ciklusa i održavanju zastoja G0 (starenje). [18]

                U posljednjih nekoliko decenija, široko je prihvaćen model prema kojem se pRB proteini inaktiviraju fosforilacijom posredovanom ciklinom D-Cdk4/6. Rb ima 14+ potencijalnih mjesta fosforilacije. Ciklin D-Cdk 4/6 progresivno fosforilira Rb u hiperfosforilirano stanje, što pokreće disocijaciju kompleksa pRB-E2F, čime se inducira ekspresija gena G1/S ćelijskog ciklusa i progresija u S fazu. [19]

                Međutim, naučna zapažanja iz nedavne studije pokazuju da je Rb prisutan u tri tipa izoforma: (1) nefosforilirani Rb u stanju G0 (2) monofosforilirani Rb, koji se također naziva "hipofosforilirani" ili "djelimično" fosforilirani Rb u ranom G1 stanju i (3) neaktivan hiper-fosforilirani Rb u kasnom G1 stanju. [20] [21] [22] U ranim G1 stanicama, mono-fosforilirani Rb izlazi kao 14 različitih izoformi, od kojih svaka ima različit E2F afinitet vezanja. [22] Utvrđeno je da se Rb povezuje sa stotinama različitih proteina [23], a ideja da različite mono-fosforilirane izooblike Rb imaju različite proteinske partnere bila je vrlo privlačna. [24] Nedavni izvještaj potvrdio je da mono-fosforilacija kontrolira Rb se povezuje s drugim proteinima i stvara funkcionalno različite oblike Rb.[25] Sve različite monofosforilirane Rb izoforme inhibiraju transkripcijski program E2F i mogu zaustaviti stanice u G1-fazi.Važno je da različiti mono-fosforilirani oblici RB imaju različite transkripcije. Criptional izlazi koji su prošireni izvan E2F regulacije. [25]

                Općenito, vezivanje pRb za E2F inhibira ekspresiju ciljnog gena E2F određenih G1/S i S tranzicijskih gena, uključujući cikline E-tipa. Djelomična fosforilacija RB derepresira Rb posredovanu supresiju ekspresije ciljnog gena E2F, započinje ekspresiju ciklina E. Molekularni mehanizam koji uzrokuje prelazak ćelije na aktivaciju ciklina E trenutno nije poznat, ali kako se nivoi ciklina E povećavaju, formira se aktivni ciklin E-CDK2 kompleks, čime se Rb inaktivira hiperfosforilacijom. [22] Hiperfosforilirani Rb potpuno je disociran od E2F, što omogućuje daljnju ekspresiju širokog spektra E2F ciljnih gena za pokretanje ćelija u S fazu [1]. Nedavno je otkriveno da se ciklin D-Cdk4/6 veže za C-terminalnu alfa-spiralnu regiju Rb koja se razlikuje samo od ciklina D, a ne od drugih ciklina, ciklina E, A i B. [26] Ovo zapažanje temelji na strukturnoj analizi fosforilacije Rb podržava da je Rb fosforiliran na različitom nivou kroz višestruke komplekse Cyclin-Cdk. Ovo takođe čini izvodljivim trenutni model istovremene inaktivacije svih monofosforiliranih Rb izoformi sličnih prekidačima kroz jedan tip mehanizma hiperfosforilacije Rb. Osim toga, mutacijska analiza ciklin D-Cdk 4/6 specifične Rb C-terminalne spirale pokazuje da poremećaji vezivanja ciklina D-Cdk 4/6 za Rb sprječavaju fosforilaciju Rb, zaustavljaju ćelije u G1 i pojačavaju funkcije Rb u supresoru tumora . [26] Ovaj tranzicijski mehanizam ćelijskog ciklusa koji pokreće ciklin-Cdk upravlja stanicom predanom ćelijskom ciklusu koji omogućava ćelijsku proliferaciju. Rast stanica raka često prati deregulacija aktivnosti Cyclin D-Cdk 4/6.

                Hiperfosforilirani Rb disocira od kompleksa E2F/DP1/Rb (koji je bio vezan za gene koji reagiraju na E2F, učinkovito ih "blokirajući" transkripciju), aktivirajući E2F. Aktivacija E2F dovodi do transkripcije različitih gena kao što su ciklin E, ciklin A, DNK polimeraza, timidin kinaza, itd. Tako proizveden ciklin E se vezuje za CDK2, formirajući ciklin E-CDK2 kompleks, koji tjera ćeliju iz G1 do S faze (G1/S, koji pokreće G2/M prijelaz). [27] Kompleksna aktivacija ciklina B-cdk1 uzrokuje razgradnju nuklearne ovojnice i inicijaciju profaze, a nakon toga njezino deaktiviranje dovodi do izlaska ćelije iz mitoze. [14] Kvantitativna studija dinamike transkripcije E2F na nivou jedne ćelije pomoću konstruiranih fluorescentnih reporterskih ćelija pružila je kvantitativni okvir za razumijevanje kontrolne logike ulaska u ćelijski ciklus, osporavajući kanonski model udžbenika. Geni koji reguliraju amplitudu akumulacije E2F, poput Myc, određuju predanost u staničnom ciklusu i ulasku u S fazu. Aktivnosti G1 ciklin-CDK nisu pokretač ulaska u ćelijski ciklus. Umjesto toga, oni prvenstveno podešavaju vrijeme povećanja E2F, modulirajući tako tempo napredovanja ćelijskog ciklusa. [15]

                Inhibitors Edit

                Endogeno uređivanje

                Dvije porodice gena, cip/kip (CDK interagirajući protein/protein inhibitor kinaze) porodica i INK4a/ARF (Uhibitor of Kinase 4/Aalternativa Reading Frame) porodice, sprečavaju napredovanje ćelijskog ciklusa. Budući da su ti geni ključni u sprječavanju stvaranja tumora, poznati su kao tumorski supresori.

                The cip/kip porodica uključuje gene p21, p27 i p57. Oni zaustavljaju ćelijski ciklus u G1 faza vezivanjem i inaktivacijom kompleksa ciklin-CDK. p21 aktivira p53 (koji se pak pokreće oštećenjem DNK, na primjer zbog zračenja). p27 se aktivira transformirajućim faktorom rasta β (TGF β), inhibitorom rasta.

                The INK4a/ARF porodica uključuje p16 INK4a, koji se veže za CDK4 i zaustavlja ćelijski ciklus u G1 faza, i p14 ARF koji sprečava degradaciju p53.

                Synthetic Edit

                Sintetički inhibitori Cdc25 također bi mogli biti korisni za zaustavljanje staničnog ciklusa i stoga mogu biti korisni kao antineoplastični i lijekovi protiv raka. [28]

                Mnogi ljudski kanceri posjeduju hiperaktivirane aktivnosti Cdk 4/6. [29] S obzirom na zapažanja funkcija ciklina D-Cdk 4/6, inhibicija Cdk 4/6 bi trebala rezultirati sprječavanjem proliferacije malignog tumora. Shodno tome, naučnici su pokušali da izmisle sintetički inhibitor Cdk4/6 jer je Cdk4/6 okarakterisan kao terapeutska meta za efikasnost protiv tumora. Tri inhibitora Cdk4/6 - palbociklib, ribociklib i abemaciklib - trenutno su dobili odobrenje FDA za kliničku upotrebu za liječenje uznapredovalog ili metastatskog karcinoma dojke pozitivnog na hormonske receptore (HR-pozitivan, HR+), HER2-negativnog (HER2-) raka dojke . [30] [31] Na primjer, palbociklib je oralno aktivan inhibitor CDK4/6 koji je pokazao poboljšane ishode za ER-pozitivan/HER2-negativan uznapredovali karcinom dojke.Glavni nuspojava je neutropenija koja se može kontrolirati smanjenjem doze. [32]

                Cdk4/6 ciljana terapija će liječiti samo tipove raka kod kojih je izražen Rb. Ćelije raka sa gubitkom Rb imaju primarnu rezistenciju na inhibitore Cdk4/6.

                Transkripciona regulatorna mreža Edit

                Trenutni dokazi ukazuju na to da poluautonomna transkripcijska mreža djeluje u skladu sa strojevima CDK-ciklina za regulaciju staničnog ciklusa. Nekoliko studija ekspresije gena u Saccharomyces cerevisiae identificirali su 800–1200 gena koji mijenjaju ekspresiju tokom staničnog ciklusa. [13] [33] [34] Oni se transkribiraju na visokim nivoima u određenim tačkama ćelijskog ciklusa, i ostaju na nižim nivoima tokom ostatka ciklusa. Dok se skup identificiranih gena razlikuje između studija zbog računskih metoda i kriterija korištenih za njihovu identifikaciju, svaka studija ukazuje da je veliki dio gena kvasca vremenski reguliran. [35]

                Mnogi periodično eksprimirani geni su vođeni faktorima transkripcije koji se također periodično eksprimiraju. Jedan ekran nokauta s jednim genom identificirao je 48 transkripcijskih faktora (oko 20% svih nebitnih transkripcijskih faktora) koji pokazuju defekte progresije ćelijskog ciklusa. [36] Studije na nivou genoma koje koriste tehnologije visoke propusnosti identifikovale su faktore transkripcije koji se vezuju za promotore gena kvasca, a korelacija ovih nalaza sa vremenskim obrascima ekspresije omogućila je identifikaciju faktora transkripcije koji pokreću fazno specifičnu ekspresiju gena. [33] [37] Profili ekspresije ovih transkripcijskih faktora vođeni su faktorima transkripcije koji dosežu vrhunac u prethodnoj fazi, a računski modeli su pokazali da je CDK-autonomna mreža ovih transkripcijskih faktora dovoljna za stvaranje oscilacija u stacionarnom stanju ekspresija gena). [34] [38]

                Eksperimentalni dokazi također sugeriraju da ekspresija gena može oscilirati s periodom koji se vidi u dijeljenju ćelija divljeg tipa nezavisno od CDK mašinerije. Orlando et al. koristili su mikromreže za mjerenje ekspresije skupa od 1.271 gena koje su identificirali kao periodične u stanicama divljeg tipa i ćelijama koje nemaju sve S-faze i mitotičke cikline (clb1,2,3,4,5,6). Od 1.271 analiziranog gena, 882 se nastavilo eksprimirati u stanicama s nedostatkom ciklina istovremeno s ćelijama divljeg tipa, unatoč činjenici da se stanice s nedostatkom ciklina zaustavljaju na granici između G.1 i S faza. Međutim, 833 ispitanih gena promijenilo je ponašanje između divljeg tipa i mutantnih ćelija, što ukazuje da su ovi geni vjerovatno direktno ili indirektno regulirani CDK-ciklin mašinama. Neki geni koji su se nastavili ekspresirati na vrijeme u mutiranim stanicama također su bili eksprimirani na različitim nivoima u ćelijama mutanta i divljeg tipa. Ovi nalazi sugeriraju da dok transkripcijska mreža može oscilirati nezavisno od CDK-ciklinskog oscilatora, oni su povezani na način koji zahtijeva oboje kako bi se osiguralo pravilno vrijeme događaja ćelijskog ciklusa. [34] Drugi radovi ukazuju na to da fosforilacija, post-translacijska modifikacija, transkripcijskih faktora ćelijskog ciklusa pomoću Cdk1 može promijeniti lokalizaciju ili aktivnost transkripcijskih faktora kako bi se strogo kontroliralo određivanje vremena ciljanih gena. [36] [39] [40]

                Dok oscilatorna transkripcija igra ključnu ulogu u napretku ćelijskog ciklusa kvasca, mehanizam CDK-ciklina radi nezavisno u ranom embrionalnom ćelijskom ciklusu. Prije tranzicije srednje blastule, zigotska transkripcija se ne događa i svi potrebni proteini, kao što su ciklini B-tipa, se prevode iz mRNA napunjene majke. [41]

                Replikacija DNK i aktivnost porijekla replikacije DNK Uredi

                Analize sinhronizovanih kultura Saccharomyces cerevisiae pod uslovima koji sprečavaju započinjanje replikacije DNK bez odlaganja progresije ćelijskog ciklusa pokazalo je da licenciranje porekla smanjuje ekspresiju gena sa poreklom blizu njihovih 3 'krajeva, otkrivajući da nizvodno poreklo može regulisati ekspresiju gena uzvodno. [42] Ovo potvrđuje prethodna predviđanja matematičkog modeliranja globalne uzročne koordinacije između aktivnosti porijekla replikacije DNK i ekspresije mRNA, [43] [44] [45] i pokazuje da se matematičko modeliranje podataka DNK mikromreža može koristiti za pravilno predviđanje prethodno nepoznatih biološki načini regulacije.

                Kontrolne tačke ćelijskog ciklusa ćelija koristi za praćenje i regulisanje napredovanja ćelijskog ciklusa. [46] Kontrolne tačke sprečavaju napredovanje ćelijskog ciklusa na određenim tačkama, omogućavajući verifikaciju neophodnih faznih procesa i popravku oštećenja DNK. Ćelija ne može preći na sljedeću fazu dok se ne ispune zahtjevi kontrolne tačke. Kontrolne tačke se obično sastoje od mreže regulatornih proteina koji prate i diktiraju progresiju ćelije kroz različite faze ćelijskog ciklusa.

                Procjenjuje se da se u normalnim ljudskim stanicama oko 1% jednolančanih oštećenja DNK pretvara u oko 50 endogenih dvolančanih prekida DNK po ćeliji po staničnom ciklusu. [47] Iako se takvi dvolančani prekidi obično popravljaju s velikom vjernošću, smatra se da greške u njihovom popravljanju značajno doprinose stopi raka kod ljudi. [47]

                Postoji nekoliko kontrolnih tačaka kako bi se osiguralo da se oštećena ili nepotpuna DNK ne prenese na ćelije kćeri. Postoje tri glavne kontrolne tačke: G1/S kontrolni punkt, G2/M kontrolna tačka i metafazna (mitotička) kontrolna tačka. Druga kontrolna tačka je Go kontrolna tačka, u kojoj se ćelije provjeravaju na zrelost. Ako ćelije ne prođu ovu kontrolnu tačku jer još nisu spremne, bit će odbačene iz dijeljenja.

                G1/S tranzicija je korak koji ograničava brzinu u ćelijskom ciklusu i također je poznat kao restrikcijska tačka. [14] Ovo je mjesto gdje ćelija provjerava da li ima dovoljno sirovina da u potpunosti replicira svoju DNK (nukleotidne baze, DNK sintaza, hromatin, itd.). Na ovom kontrolnom punktu će se zaglaviti nezdrava ili pothranjena ćelija.

                G2/M kontrolna tačka je mjesto gdje ćelija osigurava da ima dovoljno citoplazme i fosfolipida za dvije kćerke ćelije. Ali ponekad što je još važnije, provjerava da li je pravo vrijeme za repliciranje. Postoje neke situacije u kojima mnoge ćelije moraju da se sve repliciraju istovremeno (na primjer, rastući embrij bi trebao imati simetričnu distribuciju ćelija dok ne dostigne tranziciju srednje blastule). To se radi kontrolom G2/M kontrolna tačka.

                Kontrolna tačka metafaze je prilično mala kontrolna tačka, jer kada se ćelija nađe u metafazi, ona se obavezala da prolazi kroz mitozu. Međutim, to ne znači da nije važno. Na ovoj kontrolnoj točki ćelija provjerava je li vreteno formirano i jesu li svi kromosomi poravnati na ekvatoru vretena prije početka anafaze. [48]

                Iako su to tri "glavne" kontrolne točke, ne moraju sve ćelije prolaziti kroz svaku od ovih kontrolnih točaka ovim redoslijedom kako bi se replicirale. Mnoge vrste raka uzrokovane su mutacijama koje omogućavaju ćelijama da ubrzaju kroz različite kontrolne tačke ili ih čak potpuno preskoče. Prelazak iz S u M u S fazu gotovo uzastopno. Pošto su ove ćelije izgubile svoje kontrolne tačke, sve mutacije DNK koje su se mogle desiti se zanemaruju i prenose na ćelije kćeri. Ovo je jedan od razloga zašto stanice raka imaju tendenciju eksponencijalnog nakupljanja mutacija. Osim ćelija raka, mnogi potpuno diferencirani tipovi ćelija više se ne repliciraju pa napuštaju ćelijski ciklus i ostaju u G0 do njihove smrti. Time se uklanja potreba za mobilnim kontrolnim tačkama. Predložen je i alternativni model odgovora ćelijskog ciklusa na oštećenje DNK, poznat kao kontrolna tačka postreplikacije.

                Regulacija kontrolne tačke igra važnu ulogu u razvoju organizma. Kod spolne reprodukcije, kada dođe do oplodnje jajne stanice, kada se spermatozoid veže za jajnu stanicu, oslobađa signalne faktore koji obavještavaju jajnu stanicu da je oplođena. Između ostalog, ovo dovodi do toga da se sada oplođena oocita vrati iz svog prethodno uspavanog, G0, stanje natrag u ćelijski ciklus i na mitotičku replikaciju i diobu.

                p53 igra važnu ulogu u pokretanju kontrolnih mehanizama na oba G1/S i G2/M kontrolne tačke. Pored p53, regulatori kontrolnih tačaka se intenzivno istražuju zbog njihove uloge u rastu i proliferaciji raka.

                Pionirski rad Atsushija Miyawakija i njegovih saradnika razvio je fluorescentni indikator ćelijskog ciklusa zasnovan na sveprisutnosti (FUCCI), koji omogućava fluorescentno snimanje ćelijskog ciklusa. Prvobitno je zeleni fluorescentni protein, mAG, bio spojen sa hGem (1/110) i narandžasti fluorescentni protein (mKO2) je spojen sa hCdt1(30/120). Imajte na umu da su ove fuzije fragmenti koji sadrže signal nuklearne lokalizacije i mjesta ubikvitinacije za degradaciju, ali nisu funkcionalni proteini. Zeleni fluorescentni protein nastaje tokom S, G2ili M faza i degradirala se tokom G0 ili G1 fazi, dok se narandžasti fluorescentni protein stvara tokom G0 ili G1 faze i uništena tokom S, G2, ili M faza. [49] Dalekocrveni i bliski infracrveni FUCCI razvijen je korištenjem fluorescentnog proteina dobivenog od cijanobakterija (smURFP) i fluorescentnog proteina izvedenog iz bakteriofitohroma (film koji se nalazi na ovom linku). [50]

                Disregulacija komponenti ćelijskog ciklusa može dovesti do stvaranja tumora. [51] Kao što je gore spomenuto, kada neki geni poput inhibitora staničnog ciklusa, RB, p53 itd. Mutiraju, mogu uzrokovati da se stanica nekontrolirano umnoži, formirajući tumor. Iako je trajanje ćelijskog ciklusa u tumorskim ćelijama jednako ili duže od normalnog ćelijskog ciklusa, udio ćelija koje su u aktivnoj diobi ćelija (u odnosu na ćelije u G u mirovanju0 faza) u tumorima je mnogo veća od one u normalnom tkivu. [ potreban citat ] Dakle dolazi do neto povećanja broja ćelija jer broj ćelija koje umiru apoptozom ili starenjem ostaje isti.

                Ćelije koje aktivno prolaze kroz ćelijski ciklus ciljane su u terapiji raka jer je DNK relativno izložena tokom ćelijske diobe i stoga je osjetljiva na oštećenja lijekovima ili zračenjem. Ova činjenica se koristi u liječenju raka procesom poznatim kao debulking, uklanja se značajna masa tumora što potiskuje značajan broj preostalih tumorskih ćelija iz G.0 do G1 faza (zbog povećane dostupnosti nutrijenata, kiseonika, faktora rasta itd.). Zračenje ili kemoterapija nakon postupka debulkinga ubija ove stanice koje su tek ušle u ćelijski ciklus. [14]

                Ćelije sisavaca koji se najbrže bicikliraju, ćelije kripta u crijevnom epitelu, imaju vrijeme ciklusa od samo 9 do 10 sati. Matične ćelije u koži miša u mirovanju mogu imati ciklus duži od 200 sati. Većina ove razlike je zbog različite dužine G1, najvarijabilnija faza ciklusa. M i S se ne razlikuju mnogo.

                Općenito, stanice su najosjetljivije na radioaktivnost u kasnim M i G2 fazama i najotporniji u kasnoj S fazi.

                Za ćelije sa dužim vremenom ćelijskog ciklusa i značajno dugim G1 fazi, postoji drugi vrh otpora kasno u G1.

                Obrazac rezistencije i osjetljivosti korelira sa nivoom sulfhidrilnih spojeva u ćeliji. Sulfhidrili su prirodne supstance koje štite ćelije od oštećenja zračenja i imaju tendenciju da budu na najvišim nivoima u S i na najnižim blizu mitoze.

                Homologna rekombinacija (HR) je precizan proces za popravku dvolančanih prekida DNK. HR je gotovo odsutan u G1 fazi, najaktivniji je u S fazi, a opada u G2/M. [52] Nehomologno spajanje krajeva, manje precizan i mutageniji proces za popravljanje dvostrukih lanaca, aktivan je tijekom cijelog staničnog ciklusa.


                Sadržaj

                Do nakupljanja proteina može doći iz različitih razloga. Postoje četiri klase u koje se ovi uzroci mogu svrstati, a koje su dolje navedene.

                Mutacije Uređivanje

                Mutacije koje se javljaju u sekvenci DNK mogu ili ne moraju uticati na sekvencu aminokiselina proteina. Kada je sekvenca zahvaćena, druga aminokiselina može promijeniti interakcije između bočnih lanaca koje utječu na savijanje proteina. Ovo može dovesti do izloženih hidrofobnih regiona proteina koji se agregiraju sa istim pogrešno savijenim/nesavijenim proteinom ili drugim proteinom.

                Osim mutacija u samim zahvaćenim proteinima, agregacija proteina mogla bi biti uzrokovana i posredno putem mutacija u proteinima na regulatornim putevima, kao što je put ponovnog savijanja (molekularni šaperoni) ili put ubikvitin-proteasoma (ubikvitinske ligaze). [9] Šaperoni pomažu pri ponovnom savijanju proteina pružajući sigurno okruženje za savijanje proteina. Ubikvitinske ligaze ciljaju proteine ​​na razgradnju modifikacijom ubikvitina.

                Problemi sa sintezom proteina Uredi

                Agregacija proteina može biti uzrokovana problemima koji se javljaju tokom transkripcije ili prevođenja. Tokom transkripcije, DNK se kopira u mRNA, formirajući lanac pre-mRNK koji se podvrgava RNA obradi da bi se formirala mRNA. [10] Tokom translacije, ribosomi i tRNA pomažu u prevođenju sekvence mRNA u aminokiselinsku sekvencu. [10] Ako se problemi pojave tokom bilo kojeg koraka, stvarajući netačan lanac mRNA i/ili pogrešnu sekvencu aminokiselina, to može uzrokovati pogrešno savijanje proteina, što dovodi do agregacije proteina.

                Naprezanje okoliša Uredi

                Stresovi iz okoline kao što su ekstremne temperature i pH ili oksidativni stres također mogu dovesti do agregacije proteina. [11] Jedna takva bolest je krioglobulinemija.

                Ekstremne temperature mogu oslabiti i destabilizirati nekovalentne interakcije između aminokiselinskih ostataka. pH vrijednosti izvan raspona pH proteina mogu promijeniti stanje protonacije aminokiselina, što može povećati ili smanjiti nekovalentne interakcije. To također može dovesti do manje stabilnih interakcija i rezultirati razvijanjem proteina.

                Oksidativni stres mogu uzrokovati radikali poput reaktivnih vrsta kisika (ROS). Ovi nestabilni radikali mogu napasti aminokiselinske ostatke, što dovodi do oksidacije bočnih lanaca (npr. aromatičnih bočnih lanaca, metioninskih bočnih lanaca) i/ili cijepanja polipeptidnih veza. [12] Ovo može utjecati na nekovalentne interakcije koje pravilno drže protein zajedno, što može uzrokovati destabilizaciju proteina i može uzrokovati da se protein razvije. [11]

                Starenje Edit

                Ćelije imaju mehanizme koji mogu ponovo sastaviti ili razgraditi proteinske agregate. Međutim, kako ćelije stare, ovi kontrolni mehanizmi su oslabljeni i stanica je manje sposobna da razriješi agregate. [11]

                Hipoteza da je agregacija proteina uzročni proces starenja sada se može provjeriti jer su na raspolaganju neki modeli odgođenog starenja. Ako je razvoj proteinskih agregata bio proces starenja neovisan, usporavanje starenja neće pokazati utjecaj na stopu proteotoksičnosti s vremenom. Međutim, ako je starenje povezano sa smanjenjem aktivnosti zaštitnih mehanizama protiv proteotoksičnosti, modeli usporenog starenja pokazali bi smanjenu agregaciju i proteotoksičnost. Kako bi se riješio ovaj problem, urađeno je nekoliko testova toksičnosti C. elegans. Ove studije su pokazale da smanjenje aktivnosti inzulinske/IGF signalizacije (IIS), istaknutog regulatornog puta starenja, štiti od agregacije toksičnih proteina povezanih s neurodegeneracijom. Valjanost ovog pristupa je testirana i potvrđena kod sisara jer je smanjenje aktivnosti signalnog puta IGF-1 štitilo miševe Alchajmerovog modela od ponašanja i biohemijskih oštećenja povezanih sa bolešću. [13]

                Nekoliko studija pokazalo je da su stanični odgovori na agregaciju proteina dobro regulirani i organizirani. Proteinski agregati lokaliziraju se na određenim područjima u stanici, a istraživanja su provedena na tim lokalizacijama u prokariota (E.coli) i eukariota (kvasac, stanice sisavaca).

                Uređivanje bakterija

                Agregati u bakterijama asimetrično završavaju na jednom od polova ćelije, "starijem polu". Nakon što se ćelija podijeli, ćelije kćeri sa starijim polom dobivaju proteinski agregat i rastu sporije od ćelija kćeri bez agregata. Ovo pruža prirodni mehanizam selekcije za smanjenje proteinskih agregata u populaciji bakterija. [14]

                Yeast Edit

                Većina proteinskih agregata u ćelijama kvasca ponovo se savija molekularnim šaperonima. Međutim, neki agregati, poput oksidativno oštećenih proteina ili proteina označenih za razgradnju, ne mogu se ponovno složiti. Umjesto toga, postoje dva odjeljka u kojima mogu završiti. Proteinski agregati mogu biti lokalizirani u Jukstanuklearnom odjelu za kontrolu kvalitete (JUNQ), koji je blizu nuklearne membrane, ili u depozitu nerastvorljivih proteina (IPOD), blizu vakuole u ćelije kvasca. [11] Proteinski agregati se lokaliziraju na JUNQ -u kada su sveprisutni i ciljani na razgradnju. Agregirani i netopivi proteini lokaliziraju se na IPOD-u kao trajnije taloženje. Postoje dokazi da se proteini ovdje mogu ukloniti autofagijom. [15] Ova dva puta rade zajedno u tome što proteini imaju tendenciju da dođu do IPOD-a kada je proteazomski put preopterećen. [15]

                Ćelije sisara Uredi

                U ćelijama sisara, ovi proteinski agregati se nazivaju "agrezomi" i formiraju se kada je ćelija bolesna. To je zato što agregati imaju tendenciju da se formiraju kada su u ćeliji prisutni heterologni proteini, koji mogu nastati kada je ćelija mutirana. E3 ubikvitin ligaza može prepoznati pogrešno savijene proteine ​​i ubikinizirati ih. HDAC6 se zatim može vezati za ubikvitin i motorni protein dinein kako bi doveo označene agregate u centar za organizaciju mikrotubula (MTOC). Tamo se zajedno spajaju u sferu koja okružuje MTOC. Oni donose pratioce i proteasome i aktiviraju autofagiju. [16]

                Postoje dva glavna sistema kontrole kvaliteta proteina u ćeliji koji su odgovorni za eliminaciju proteinskih agregata. Pogrešno savijeni proteini se mogu ponovo sastaviti sistemom bi-šaperona ili razgraditi ubikvitin proteasomskim sistemom ili autofagijom. [17]

                Refolding Edit

                Bi-chaperone sistem koristi Hsp70 (DnaK-DnaJ-GrpE u E. coli i Ssa1-Ydj1/Sis1-Sse1/Fe1 u kvascu) i Hsp100 (ClpB u E. coli i Hsp104 u kvascu) šaperone za razgradnju proteina i ponovno sastavljanje . [18]

                Hsp70 stupa u interakciju sa proteinskim agregatima i regrutuje Hsp100. Hsp70 stabilizira aktivirani Hsp100. Proteini Hsp100 imaju aromatične petlje pora koje se koriste za navođenje niti za razdvajanje pojedinačnih polipeptida. Ova aktivnost navoja može biti pokrenuta na N-terminusu, C-kraju ili u sredini polipeptida. Polipeptid se translocira kroz Hsp100 u nizu koraka, koristeći ATP u svakom koraku. [18] Polipeptid se razvija i tada mu se dopušta da se sam presavija ili uz pomoć proteina toplinskog šoka. [19]

                Degradacija Edit

                Pogrešno savijeni proteini se mogu eliminisati kroz ubikvitin-proteasomski sistem (UPS). Ovo se sastoji od E1-E2-E3 puta koji ubikvinira proteine ​​kako bi ih označio za razgradnju. Kod eukariota, proteini se razgrađuju od strane 26S proteasoma. U ćelijama sisavaca, E3 ligaza, karboksi-terminalni protein koji komunicira sa Hsp70 (CHIP), cilja na proteine ​​vezane za Hsp70. U kvascu, E3 ligaze Doa10 i Hrd1 imaju slične funkcije na proteinima endoplazmatskog retikuluma. [20]

                Pogrešno savijeni proteini se također mogu ukloniti autofagijom, u kojoj se proteinski agregati isporučuju u lizosom. [20]

                Iako se smatralo da su sami zreli proteinski agregati otrovni, nedavni dokazi ukazuju na to da su zapravo nezreli proteinski agregati najtoksičniji. [21] [22] Hidrofobne mrlje ovih agregata mogu stupiti u interakciju s drugim komponentama ćelije i oštetiti ih. Hipoteze su da je toksičnost proteinskih agregata povezana s mehanizmima sekvestracije staničnih komponenti, stvaranjem reaktivnih vrsta kisika i vezanjem za specifične receptore u membrani ili prekidom membrana. [23] Kvantitativni test je korišten da se utvrdi da su vrste veće molekularne mase odgovorne za prožimanje membrane. [24] Poznato je da proteinski agregati in vitro mogu destabilizirati umjetne fosfolipidne dvosloje, što dovodi do permeabilizacije membrane.


                Pogledajte video: Biologija SŠ - Sinteza proteina (Decembar 2022).