RNA | Svět2000

Neurovědci z Rakouska potvrdili existenci RNA v nervových buňkách, které nestárnou

5. 4. 2024 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 0 komentářů 2 min read 587 Zobrazení DNA, Nemecko, nestárnoucí buňky, Rakousko, RNA, USA

Medicína TOP 10

Všichni stárneme. Naše buňky jsou řízeny pomocí DNA, které buňkám říká, kdy a jak mají fungovat, včetně toho, jak bude daný jedinec vypadat i jak rychle bude stárnou či odolávat nemocem. Vědci z Rakouska však zajistili, a mají pro to i důkazy, že lidském těle kolují buňky RNA, které nestárnou.

Většina buněk v lidském těle se pravidelně obnovuje, čímž si tělo zachovává svou vitalitu. Existují však výjimky jako je srdce, slinivka břišní a mozek, které se skládají z buněk, které se po celou dobu života neobnovují, a přesto musí zůstat v plném provozuschopném stavu. Molekuly RNA jsou obecně molekuly s krátkou životností, které jsou neustále rekonstruovány, aby se přizpůsobily podmínkám prostředí. To znamená, že reagují na určité podněty v našich tělech, jako je nemoc, infekce, výkon.

Výzkumná skupina doufá, že se svými zjištěními, která byla zveřejněna v časopise Science, rozluští složitý proces stárnutí mozku a lépe porozumí souvisejícím degenerativním onemocněním. Podle této nové recenzované publikace, která byla zveřejněna v odborném titulu EurekAlert, zjistili, že určité molekuly RNA v nervových buňkách v mozku vydrží celý život, aniž by se obnovovaly.

„Stárnoucí neurony jsou důležitým rizikovým faktorem pro neurodegenerativní onemocnění, jako je Alzheimerova choroba,“ říká prof. Dr. Tomohisa Toda, profesor neuronové epigenomiky na FAU a v Centrum Maxe Plancka pro fyziku a medicínu v Erlangenu. „Základní pochopení procesu stárnutí a toho, které klíčové složky se podílejí na zachování funkce buněk, je zásadní pro účinné koncepce léčby:“

Ve společné studii provedené společně s neurovědci z Drážďan, La Jolla (USA) a Klosterneuburgu (Rakousko) nyní pracovní skupina vedená Todou identifikovala klíčovou složku stárnutí mozku: vědcům se podařilo poprvé prokázat, že typy ribonukleové kyseliny (RNA), které chrání genetický materiál, existují stejně dlouho jako samotné neurony. „Je to překvapivé, protože na rozdíl od DNA, která se zpravidla nikdy nemění, má většina molekul RNA extrémně krátkou životnost a neustále se vyměňují,“ vysvětluje Toda.

Aby bylo možné určit délku života molekul RNA, Todova skupina spolupracovala s týmem prof. Dr. Martina Hetzera, buněčného biologa z Institutu vědy a techniky v Rakousku (ISTA). „Podařilo se nám označit RNA fluorescenčními molekulami a sledovat jejich životnost v mozkových buňkách myší,“ vysvětluje Tomohisa Toda, který má jedinečné odborné znalosti v epigenetice a neurobiologii a který za svůj výzkum v roce 2023 získal grant ERC Consolidator, kdy byl schopen identifikovat označené RNA s dlouhou životností u dvouletých zvířat, a to nejen v jejich neuronech, ale také v somatických dospělých nervových kmenových buňkách v mozku.

Kromě toho vědci zjistili, že dlouhověké RNA, které zkráceně nazývali LL-RNA, mají tendenci se nacházet v buněčných jádrech a jsou úzce spojeny s chromatinem, komplexem DNA a proteinů, které tvoří chromozomy. „Budoucí výzkumné projekty by měly poskytnout hlubší vhled do biofyzikálních mechanismů za dlouhodobou konzervací LL-RNA. Chceme zjistit více o jejich biologické funkci při regulaci chromatinu a jaký vliv má stárnutí na všechny tyto mechanismy.

Článek byl publikován v časopise EurekAlert, Věda / DOI 10.1126/science.adf3481

Podle studie mohly miliardy blesků nastartovat život na Zemi

16. 8. 2022 Iveta Mauci 4 min read 352 Zobrazení DNA, fosfor, molokuly, RNA, vznik života, Země

TOP 10 Zajímavosti

Jak Země získala fosfor potřebný k výrobě prvních molekul DNA a RNA? Odpovědí může být praskání na obloze.

Život na Zemi mohl začít zásahem blesku. Ne, zbloudilý blesk neoživil „doslova“ první mikroby na světě, promiňte, doktore Frankensteine, ale podle nové studie zveřejněné 16. března v časopise Nature Communications, biliony blesků za miliardu let rané historie Země mohly pomoci odemknout klíčové sloučeniny fosforu, které připravily cestu pro život na Zemi.

„V naší studii poprvé ukazujeme, že údery blesku byly pravděpodobně významným zdrojem reaktivního fosforu na Zemi v době, kdy se vytvořil život [před 3,5 miliardami až 4,5 miliardami let],“ hlavní autor studie, Benjamin Hess, postgraduální student na katedře věd o Zemi a planetárních věd Yale Univerzity, řekl Live Science. „Údery blesku proto mohly hrát roli při poskytování fosforu pro vznik života na Zemi.“

Bombardován životem?

Jak blesk z čistého nebe vede k pozemskému životu? Je to všechno o fosforu – nebo spíše o organických materiálech, které atomy fosforu mohou vytvářet, když jsou kombinovány s jinými bio-esenciálními prvky.

Vezměte si například fosfáty – ionty složené ze tří atomů kyslíku a jednoho atomu fosforu, které jsou klíčové pro všechny známé formy života. Fosfáty tvoří páteř DNA, RNA a ATP (hlavní zdroj energie pro buňky) a jsou hlavními složkami kostí, zubů a buněčných membrán.

Ale asi před 4 miliardami let, zatímco v atmosféře bylo pravděpodobně spousta vody a oxidu uhličitého, se kterými se dalo pracovat, které jsou také nezbytné pro základní molekuly života, byla většina přirozeného fosforu na planetě vázána v nerozpustné hornině a nebylo možné ji kombinovat. na organické fosfáty. Jak tedy Země získala tyto kritické sloučeniny?

Jedna teorie tvrdí, že raná Země získala svůj fosfor z meteorů nesoucích minerál zvaný schreibersit, který je částečně složen z fosforu a je rozpustný ve vodě. Pokud by na Zemi během milionů nebo miliard let narazilo množství schreibersitových meteoritů, pak by se podle nové studie mohlo uvolnit dostatek fosforu do koncentrované oblasti k vytvoření správných podmínek pro biologický život.

Nicméně asi před 3,5 miliardami až 4,5 miliardami let, kdy se na Zemi objevil život, rychlost meteorických zásahů na Zemi klesla „exponenciálně“, protože většina planet a měsíců naší sluneční soustavy se z velké části formovala, řekl Hess. Tato skutečnost komplikuje teorii mezihvězdného fosforu.

Existuje však jiný způsob, jak vyrobit schreibersit přímo zde na Zemi, řekl Hess. Stačí nějaká země, mrak a několik bilionů blesků.

Hlavní tělo nebo „kmen“ studovaného fulguritu, nebo sklo vytvořené úderem blesku. Tým našel uvnitř stopy schreibersitu, což naznačuje, že blesk mohl dopravit důležité sloučeniny fosforu na ranou Zemi.

Miliardy šroubů

Údery blesku mohou zahřát povrchy na téměř 5 000 stupňů Fahrenheita (2 760 stupňů Celsia), čímž se vytvoří nové minerály, které tam dříve nebyly. V nové studii Hess a jeho kolegové prozkoumali bleskem ošlehaný shluk horniny zvaný fulgurit, který byl dříve vykopán z naleziště v Illinois. Tým zjistil, že se v hornině vytvořily malé kuličky schreibersitu spolu s řadou dalších skelných minerálů.

S předběžným důkazem v ruce, že údery blesku mohou vytvořit schreibersit bohatý na fosfor, musel tým dále spočítat, zda dost blesků mohlo zasáhnout ranou Zemi, aby uvolnilo významné množství prvku do prostředí. Pomocí modelů rané atmosféry Země vědci odhadli, kolik blesků mohlo dopadnout na planetu každý rok.

Dnes nad planetou probleskne asi 560 milionů blesků ročně; Před 4 miliardami let, kdy byla zemská atmosféra výrazně bohatší na skleníkový plyn CO2 (a tudíž teplejší a náchylnější k bouřím), je pravděpodobné, že každý rok zablikalo 1 až 5 miliard blesků, vypočítal tým. Tým odhadl, že z těchto šroubů každý rok zasáhlo pevninu 100 milionů až 1 miliarda šroubů (zbytek byl vypuštěn nad oceány).

A během miliardy let mohlo naši mladou planetu zasáhnout až kvintilion (1 následovaná 18 nulami) blesků, z nichž každý uvolnil trochu použitelného fosforu, řekl Hess. Tým vypočítal, že před 4,5 miliardami až 3,5 miliardami let mohly samotné údery blesku poskytnout Zemi 110 až 11 000 kilogramů fosforu ročně.

To je obrovský rozsah, do kterého je zabudována spousta nejistot ohledně podmínek rané Země. Ale Hess řekl, že i to nejmenší množství fosforu mohlo ovlivnit vznik života.

„Aby mohl vzniknout život, musí existovat pouze jedno místo, které má ty správné ingredience,“ řekl Hess Live Science. „Pokud by bylo [113 kilogramů] fosforu ročně koncentrováno v jediném tropickém ostrovním oblouku, pak ano, mohlo to být dostačující. Ale je pravděpodobnější, že se to stane, pokud bude takových míst mnoho.“

Zda blesk zasáhl dostatečně exponovanou zemi na rané Zemi, aby ovlivnil život, je otázka, na kterou nelze nikdy plně odpovědět. Nová studie však ukazuje, že matematicky to bylo přinejmenším možné.

Je možné, že kombinace dopadů asteroidů a úderů blesku nakonec poskytla Zemi fosfor, který potřebovala k utkaní prvních bio-esenciálních molekul, jako je DNA a RNA, uzavřeli výzkumníci. Ale další studie raného pozemského života by se měly postarat o to, aby ze záznamu neuhodil blesk.

Zdroj: Nature Communikations

Naše RNA může pocházet z vesmíru, naznačuje studie meteorů

27. 4. 2022 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 3 min read 315 Zobrazení meteorit, RNA, Země

TOP 10 Zajímavosti

Díky objevu ribózového cukru ve starověkých meteoritech byly vesmírné kameny o něco sladší. Nová studie naznačuje, že když některé starověké meteority nouzově přistanou na Zemi, přinesou s sebou špetku mimozemského cukru. Aby bylo jasno, nejedná se o stolní cukr (vědci bohužel stále nemají přehled o tom, zda mimozemšťané preferují kávu černou nebo slazenou). V práškových vzorcích dvou starověkých meteoritů naplněných uhlíkem astronomové spíše našli stopy několika cukrů, které jsou klíčové pro život. Včetně ribózy, cukrové báze RNA (ribonukleové kyseliny). Napsal server space.com.

Podle hlavního autora studie Yoshihiro Furukawa je to poprvé, co byly tyto bioesenciální cukry detekovány v meteoritech. Nález dává čerstvé palivo pro myšlenku, že základní stavební kameny života na Zemi byly vytvořeny ve vesmíru před nouzovým přistáním na naší mladé planetě před miliardami let, řekl Furukawa.

„Jiné důležité stavební kameny života byly v meteoritech nalezeny již dříve, včetně aminokyselin (složky proteinů) a nukleobází (složky DNA a RNA), ale cukry chyběly,“ řekl Furukawa, docent na univerzitě v Tohoku. Japonsko, uvedlo v prohlášení.

V nové studii Furukawa a jeho kolegové analyzovali prášek shromážděný ze dvou starověkých meteoritů: meteorit Murchison, který spadl poblíž Murchisonu v Austrálii v roce 1969, a meteorit NWA 801, který byl objeven v Maroku v roce 2001. Předpokládá se, že oba vesmírné skály býtstarší než samotná Země (více než 4,5 miliardy let) a v předchozích studiích bylo prokázáno, že přenášejí organickou hmotu, včetně aminokyselin.

Výzkumníci analyzovali vzorky meteoritů pomocí hmotnostní spektrometrie s plynovou chromatografií, která vědcům umožňuje kategorizovat molekuly podle jejich hmotnosti a elektrického náboje. Tým našel v obou meteoritech malá množství ribózy, až 11 dílů na miliardu v NWA 801 a až 180 dílů na miliardu v Murchisonu, plus stopová množství dalších cukrů, včetně xylózy a arabinózy.

Foto: Schäferle / Pixabay
Vlastní záběry přesvědčily manžele, že natočili UFO
Foto: geralt / Pinterest
Proč jsou Vánoce v prosinci?
Foto: Jessica Pamp / Unsplash
Budiš světlo a další výroky, podílel se na nich i William Shakespeare?

Ribóza je klíčovou složkou RNA, všestranné molekuly nesené všemi známými formami života. RNA je možná nejlépe známá jako hlavní posel, který je zodpovědný za kopírování genetické informace uložené v DNA a dodává tato data do buněčných struktur odpovědných za tvorbu proteinů, které lidé a další organismy potřebují k přežití. Jiné typy RNA aktivně pomáhají při syntéze proteinů pohybem aminokyselin po buňce, zatímco ještě jiné typy hrají roli v genové expresi nebo při zapalování či urychlování chemických reakcí.

RNA je jedním slovem nezbytná, a někteří výzkumníci se domnívají, že to byla první molekula, která nesla genetickou informaci v nejranějších formách života na Zemi, dlouho předtím, než se DNA a proteiny staly běžnými. Nyní, když byla ribóza detekována ve dvou 4,5 miliardy let starých meteoritech (ale 2-deoxyribóza, primární cukr v DNA, nikoli), vědci mohou dokázat, že cukr z vesmíru bombardoval ranou Zemi a pomohl životu získat tvar.

„To je důležité, protože mohlo dojít k předávání mimozemské ribózy na ranou Zemi, což je v souladu s hypotézou, že RNA se vyvinula jako první,“ uvedl v prohlášení spoluautor studie Danny Glavin z Goddardova centra pro astrobiologii NASA. Jinými slovy, meteority mohly dopravit na ranou Zemi více ribózy než deoxyribózy, což může vysvětlovat, proč se RNA objevila dříve než jiné genetické molekuly.

Vědci budou mít brzy další šanci zbavit se cukru z některých starověkých vesmírných kamenů, když japonská Hayabusa2 a kosmická loď NASA OSIRIS-Rex vrátí vzorky asteroidů Bennu a Ryugu na Zemi. Tyto asteroidy, které nikdy nepřišly do kontaktu se Zemí a každý je starý několik set milionů až miliardu let, by mohly vědcům pomoci prokázat, které typy molekul skutečně pocházejí z naší planety a které se objevily až po podání cukru.

Zdroj: space.com