Forsvaret i cellen holder DNA sunt
Mens du leser: What a Beautiful name -lenke.


soldat-med-varselmekanismeAv David Coppedge, 4. okt. 2022 Oversatt herfra.

Bilde 1. Soldat med elektronisk varslingskomponent


Vitenskapsreportere sliter med metaforer for å beskrive de komplekse operasjonene de ser foregår i cellen. For eksempel:


Orkesteret
Nyheter fra Universitetet i Genéve sammenligner det menneskelige genomet med et 'komplekst orkester'. -lenke. Forskningen deres førte til 'uventede' og 'overraskende' funn som viser 'harmonisert og synergistisk oppførsel' i reguleringen av gener. Metaforen om en dirigent som holder alle de forskjellige spillerne i harmoni, kom til tankene:
-Et team av sveitsiske genetikere fra Universitetet i Genéve (UNIGE), École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) og Universitetet i Lausanne (UNIL) oppdaget at genetisk variasjon har potensial til å påvirke genomets tilstand hos mange, tilsynelatende. separert, posisjonerer og modulerer dermed genaktivitet, omtrent som en dirigent, som dirigerer utøverne av et musikalsk ensemble til å spille i harmoni. Disse uventede resultatene, publisert i Cell, avslører allsidigheten til genomregulering og gir innsikt i måten den er orkestrert på.

Forsvaret
protein-synteseEn annen metafor som er populær blant journalister er 'væpnede styrker'. Denne metaforen vil vise seg lærerik, når vi leser om DNA-beskyttelse og skadereparasjon. La oss se på noen av stadiene i denne prosessen, hvor vi vil finne soldater, akuttmedisinske teknikere, ambulanser og militærsykehus i aksjon, hver godt trent og utstyrt for forsvar.


Overvåking og inspeksjon
Enhver disiplinert militær operasjon krever høye standarder. Soldater på boot camp vet at drillsersjanter kan være hensynsløse når de inspiserer rifler, skopuss og brakkesenger. På samme måte inspiserer maskiner i genomet DNA for feil, og vil ikke tolerere mindre enn perfeksjon. En nyhet fra North Carolina State University beskriver MutS -lenke, en maskin som inspiserer unzippede DNA-tråder på jakt etter feil. Enhver mismatch får denne drillsersjanten til å stoppe og stirre rekrutten i ansiktet, selv om han er én av en million.

Bilde 2. Skisse av Protein-syntese


-Heldigvis har kroppene våre et system for å oppdage og reparere disse mismatchene - et par proteiner kjent som MutS og MutL. MutS glir langs den nyopprettede siden av DNA-strengen etter at den er replikert, og korrekturleser den. Når den finner en mismatch, låser den seg på stedet for feilen og rekrutterer MutL til å komme og bli med. MutL setter et hakk i den nylig syntetiserte DNA-tråden for å markere den som defekt og signaliserer et annet protein for å sluke opp delen av DNA-et som inneholder feilen. Deretter starter nukleotidtilpasningen på nytt, og fyller gapet igjen. Hele prosessen reduserer replikasjonsfeil rundt tusen ganger, og fungerer som kroppens beste forsvar mot genetiske mutasjoner og problemene som kan oppstå fra dem, som kreft.

 

Første forsvar
Hvis det oppstår skader, må de oppdages. Et protein som heter ATF3 er kaptein for en gruppe som fungerer som "første forsvarer" på DNA-skader, som dette fra Georgia Regents University forklarer -lenke. La oss si at en DNA-streng går i stykker på grunn av sollys, kjemoterapi eller en kosmisk stråle. Hvis den ikke korrigeres raskt, kan cellen bli kreft eller dø. Hva skjer først?
DNA-reparasjon-I det raske, komplekse scenariet som gjør det mulig for en celle å reparere DNA-skade eller dø, ser ATF3, eller aktiverende transkripsjonsfaktor 3, ut til å være en ekte førsteresponder, som øker nivåene for deretter å finne og binde seg til et annet protein, Tip60, som til slutt vil hjelpe i å tiltrekke en sverm av andre proteiner til skadestedet.

Bilde 3. Illustrasjon av DNA-reparasjon

Kampoperasjoner
Virus har invadert! De væpnede styrkene går i høy beredskap. Salk Institute for Biological Studies -lenke; beskriver mengden av aktiviteter som resulterer, fordi hver organisme "må beskytte sitt DNA for enhver pris."
Før de får panikk, trenger cellens sjefer etterretning. Hvis et DNA-brudd setter cellen i stress, var det et naturlig brudd, la oss si fra en kosmisk stråle, eller fra et virus, som en opprører som kaster en granat? Et feilaktig trekk kan føre til ofre ved vennligsinnet ildgivning.
Forskerne forklarer hvordan cellen finner ut om DNA-skaden var intern eller ekstern. Først gir MRN-komplekset "alle mann på dekk"-signalet. Den stopper replikering og andre celleoperasjoner til bruddet er utbedret.

-Det som er interessant er at selv en enkelt pause sender et globalt signal gjennom cellen, og stopper celledeling og vekst, sier O’Shea. "Denne responsen forhindrer replikering slik at cellen ikke gir videre et brudd."
Den virale responsen begynner på samme måte, men gir ikke den globale alarmen. I stedet blir alarmen lokalisert, og vaktposter i området avvæpner inntrengerne. Det er en grunn til dette. "Hvis hvert innkommende virus ansporet til en tilsvarende sterk respons, påpeker O'Shea, ville cellene våre ofte bli satt på pause, noe som hindrer veksten vår." Men når cellen blir opptatt av reparasjon av DNA-skader, kan virusene infiltrere.

 

En video i artikkelen bruker væpnede styrker metafor:
kreft-mutasjonerGovind Shah: "DNA-reparasjonsproteiner fungerer som sikkerhetsvakter inne i kjernen. De fanger virus-DNA og eskorterer dem ut av cellen. Hvis en celle opplever en enorm mengde DNA-skader, vil disse sikkerhetsvaktene bli trukket bort fra virus-DNAet og tillate virus-DNAet å replikere til høye nivåer.»
Clodagh O'Shea: "Vi oppdaget at hvis du har DNA-skade i ditt eget genom, og alarmen går, rekrutterer det faktisk i alle styrkene: hele politiet, nasjonalgarden - alle er der. Alle kreftene har å gjøre med din egen DNA-skade, og det er ingenting igjen å faktisk se, eller faktisk slå av viruset.»
Dette ga dem en idé. Shah sier: "Så hvorfor ikke bruke dette til å drepe kreftceller" med virus utviklet for å komme inn i tumorceller? Den programmerte responsen de oppdaget, vil få cellen til å slippe virusene inn, mens den er opptatt av å fikse DNA-brudd. "Hvis cellen ikke kan fikse DNA-bruddet, vil det indusere celledød - en selvdestruksjonsmekanisme som bidrar til å forhindre muterte celler fra å replikere (og dermed forhindre tumorvekst)."

Bilde 4. Eks. på kreftfremkallende genmutasjoner

Medisinere
Vi er alle kjent med bildene av slagmarkhelikoptre som leverer førstehjelper for å gi førstehjelp til de sårede, eller flyr dem til nærmeste triagestasjon eller sykehus. Cellekjernen har sykehus, sier en artikkel hos Biotechniques, og "En molekylær ambulanse for DNA" vet hvordan de skal få de omkomne til legevakten.
-Dobbelttrådsbrudd i DNA er en kilde til stress og noen ganger død for celler. Men bruddene kan fikses hvis de finner veien til å reparere steder i cellen. I gjær ligger et av de viktigste reparasjonsstedene på cellulære konvolutten der et sett med proteiner, inkludert kjernepore-subkomplekset Nup84, fungerer som et slags molekylært sykehus. Kinesin-14 motorproteinkomplekset, en "DNA-ambulanse", flytter bruddene til reparasjonssteder, ifølge en ny studie i Nature Communications.


KinesinVideo: Cellens arbeidhest: Kinesin (3m:20sek) -Lenke.

Forskere ved University of Toronto fant det "veldig overraskende" at ambulansesjåføren er det velkjente motorproteinet kinesin-14 (se vår animasjon av kinesin i arbeid nedenfor).

Bilde 5. Kinesin-cellens arbeidshest -i arbeid

Sykehuspersonell
Nyheter fra University of Texas MD Anderson Cancer Center introduserer noen av spesialistene på DNA-reparasjonssykehuset -lenke: fumarase, et metabolsk enzym; DNA-PK, en proteinkinase; og histonmetyleringsenzymer som regulerer reparasjonsprosessen. Disse dyktige legene utfører restaurerende kirurgi for "DNA-dobbeltstrengsbrudd (DSBs)", som "er den verst mulige formen for genetisk feil, som kan forårsake kreft og motstand mot terapi."


Oppryddingsmannskap
Celler investerer mye energi i ribosomer, organellene som oversetter DNA. Ribosomer er satt sammen fra protein- og RNA-domener. Hva skjer med restene? Et element fra Universitetet i Heidelberg -lenke, beskriver molekylære maskiner som strekkoder fragmentene for levering til en tønneformet makuleringsmaskin kalt eksosomet. Selv om de ikke er beskrevet i militære termer, er agentene under strenge ordre og pålagt å passere gjennom sjekkpunkter.


skisse av ribosomet-Ifølge prof. Hurt er produksjonen av ribosomer en ekstremt kompleks prosess, som følger en streng plan, med en rekke kvalitetskontrollpunkter. Proteinfabrikkene er laget av en rekke ribosomale proteiner (r-proteiner) og ribosomale ribonukleinsyre (rRNA). Mer enn 200 hjelpeproteiner, kjent som ribosombiogenese-faktorer, trengs i de eukaryote cellene for å sette sammen r-proteinene og de forskjellige rRNA-ene på riktig måte. Tre av totalt fire forskjellige rRNA-er er produsert fra et stort forløper-RNA. De må "trimmes" på bestemte punkter under produksjonsprosessen, og de overflødige delene kastes. "Fordi disse prosessene er irreversible, er det nødvendig med en spesiell sjekk," forklarer Ed Hurt.
Antallet 'væpnede styrker', personell involvert i DNA-forsvar og cellekvalitetskontroll er forbløffende. Det er hinsides et godt dirigert orkester. Det er som en militær operasjon, med strenge protokoller, hierarkisk kommandostruktur og trente spesialister. Disse systemene er målorienterte: de eksisterer for å beskytte genomet. De er på vakt og inspiserer komponenter selv når ingenting er galt. Og når ting går galt, vet de akkurat hva de skal gjøre, som om de er godt trent i å følge ordre.

Bilde 6. Skisse av ribosom i virksomhet


Vi er ikke overrasket over å legge merke til at disse artiklene ikke sier noe om evolusjon. Hvorfor? For vi vet alle, ut fra vår erfaring at fenomener preget av hierarkiske kommando- og kontrollsystemer med dokumenterte prosedyrer og dyktige agenter, alltid er intelligent utformet.
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert i 2015.

Bilde 7: David Coppedge

D. Coppedge
David Coppedge er en frilans vitenskapsreporter i Sør-California. Han har vært styremedlem i Illustra Media siden grunnleggelsen og fungerer som deres vitenskapskonsulent. Han jobbet ved NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) i 14 år, på Cassini-oppdraget til Saturn, til han ble kastet ut i 2011 for å ha delt materiale om intelligent design, en diskriminerende handling som førte til en nasjonalt publisert rettssak i 2012. Discovery Institute støttet saken hans, men en ensom dommer dømte mot ham uten forklaring. En naturfotograf, friluftsmann og musiker, David har B.S. grader i realfagsutdanning og i fysikk og holder presentasjoner om ID og andre vitenskapelige emner.

 

Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund

 


Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund