Главная
Форум
Правила
Регистрация
Почта
Карта сайта
  • Красивые норвежские зеленые крыши

    Зеленые крыши стали новым феноменом во многих регионах мира, но норвежцы сооружали такие крыши на протяжении сотен лет. ..  подробнее...
  • Массовоая гибель птиц, рыб и других животных: возможные причины и последствия

    2016 год начался зловещим и непонятным явлением - массовой гибелью совершенно разных видов птиц и рыб, в разных странах и на разных континентах.  подробнее...
  • Скоро самкам гренландского тюленя будет негде рожать

    Благодаря детальному изучению гренландских тюленей стало известно, что для родов, самки этого вида ищут самый толстый и старый лед..  подробнее...
  • Водные ресурсы, климат и здоровье

    Крупномасштабные глобальные изменения природной среды в настоящее время становятся все более очевидными, и все чаще их связывают с процессами глобального изменения климата.  подробнее...
Главное меню
Популярное на сайте
КЛИМАТ И СО2
Доклад ВОЗ Периоды сильной жары: угрозы и ответные мерыОжидается, что в результате изменения климата произойдет повышение средних летних температур и частоты и интенсивности жарких дней. Периоды сильной жары в Европе ассоциируют со значительной заболеваемостью и смертностью.
УРОВЕНЬ ШУМА
Шумовое загрязнение - это своеобразный и очень опасный для здоровья человека вид загрязнения среды обитания. При сильном, продолжительном или постоянном шуме мы подвергаемся особенно большой опасности.
ЭКOТРАНСПОРТ
электромобиль Фольксваген Golf Blue E-motionВы, вероятно, ничего не слышали о набегах компании Фольксваген в сферу электромобилей. Откровенно говоря, до недавнего времени, действительно было мало поводов для подобных обсуждений. Но, наконец, ситуация изменилась, поскольку второй по величине автомобилестроитель в мире только что представил свой Гольф Blue E-motion.
Обзор экологичных автомобилей на авто салоне в Детройте, 2011Детройт принимает автомобильные шоу уже более 100 лет подряд. Первые несколько десятилетий своего существования, однако, это была локальная выставка в США. Затем, в 1987 году, группа компаний из Детройтской ассоциации авто дилеров (DADA) задала себе вопрос: Почему бы не сделать из этого авто шоу национальную выставку автомобилей с приглашенными автопроизводителями из других стран?
КРАСИВЕЙШИЕ МЕСТА
Командорские остров, остров Беринга фото
Командо?рские острова? - архипелаг из четырёх островов в юго-западной части Берингова моря Тихого океана.
Великий барьерный риф, АвстралияОдно из естественных чудес на Планете - это Великий барьерный риф в Австралии. Он находится на ее восточном побережье и является самым большим коралловым рифом на Земле.
Интересное на сайте
Реклама на сайте
Экологичный и футуристичный тримаран Earthrace продолжает ставить рекорды - zelife.ru - Капитан и создатель экологичной яхты Earthrace дал интервью австралийским "Зеленым страницам" во время ее стоянки в Сиднее. Пит Бетюн построил эту лодку, которая приводится в действие исключительно благодаря био-топливу и является морским транспортным средством с нулевым балансом выбросов углерода.
МИРОВАЯ ЭКОЛОГИЯ
В Запорожье отмыли национальный заповедник14 сентября активисты Запорожской экологической организации "Оберег" провели акцию "Отмоем Хортицу вместе". Наиболее активными участниками акции стали девушки в народных костюмах, кто-то с "сажей" на лице, кто-то в противогазе.
ЗЕЛЕНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Недельное тестирование нового гибридного автомобиля Chevi Volt - Экологический портал Зеленая жизнь www.zelife.ruИзвестный экологический веб-ресурс Inhabitat недавно получил в свое распоряжение электрический Chevy Volt от Дженерал Моторс на целую неделю с тем,
ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА
Зеленый офис: «уже в России чувствовать себя человеком...» Экологический портал Зеленая жизнь - Зелайф www.zelife.ruВ Москве состоялась встреча в рамках проекта EcoLounge, посвящённая экологизации офиса. Мы публикуем основные тезисы, прозвучавшие в ходе мероприятия.
ЭКОТУРИЗМ
На фоне глобальных изменений природной среды ХХ-го и начала XXI веков возникает проблема формирования нового типа общественного сознания, отражающего как современное знание о природе, так и принципиально новые потребности людей. Одной из них является возрастающая тяга к экотуризму.
ГМО
ГМО. Бомба замедленного действия.Основные методы генной инженерии были разработаны в начале 1970-х годов. Уже тогда возникли опасения, что новая наука в неумелых руках может не только нанести человечеству непоправимый вред, но и вообще уничтожить его.
Навигатор по сайту  »  Экология » ЭКОЛОГИЯ И МЕДИЦИНА » Нобелевская премия по физиологии и медицине — 2009
    
Нобелевская премия по физиологии и медицине — 2009
Нобелевская премия по физиологии и медицине 2009 года присуждена Элизабет Блэкберн, Кэрол Грейдер и Джеку Шостаку «за открытие того, как теломеры и фермент теломераза защищают хромосомы». Механизм защиты хромосом от укорачивания при каждом делении был впервые предсказан в 1971 году Алексеем Матвеевичем Оловниковым; впоследствии его теоретические построения были подтверждены на практике экспериментаторами, которые и удостоились этой Нобелевской премии. Теломеры играют определенную роль в возрастных изменениях клеток и всего организма и в развитии злокачественных заболеваний. Дальнейшие исследования их динамики и принципов работы удлиняющего их фермента теломеразы могут помочь найти новые пути борьбы со старением и раком.

Премию по физиологии и медицине в этом году вновь, уже третий раз подряд, разделят трое ученых. Она присуждена «за открытие того, как теломеры и фермент теломераза защищают хромосомы» («for the discovery of how chromosomes are protected by telomeres and the enzyme telomerase»). Первооткрыватели теломеразы и обеспечиваемого этим ферментам механизма защиты хромосом от укорачивания живут и работают в США. Это Элизабет Блэкберн (Elizabeth H. Blackburn) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (University of California, San-Francisco), Кэрол Грейдер (Carol W. Greider) из Школы медицины Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University) и Джек Шостак (Jack W. Szostak) из Гарвардской школы медицины (Harvard Medical School).

Элизабет Блэкбернродилась в 1948 году в Австралии — в Хобарте, столице Тасмании, — в семье врачей. Когда она была школьницей, ее семья переехала в Мельбурн, где Блэкберн училась в Мельбурнском университете в колледже и в магистратуре. Затем она поступила в аспирантуру в Кембридж и получила там степень доктора философии. Впоследствии Блэкберн два года работала в Йельском университете, после чего (в 1978 году) перешла в Калифорнийский университет в Беркли, где и были сделаны ее важнейшие открытия, связанные с теломеразой. В 1990-м она перешла в другой филиал того же огромного университета — Калифорнийский университет в Сан-Франциско, где работает и по сей день. Кроме того, она является сотрудницей Института Солка (Salk Institute) в Сан-Диего, а с 2002-го по 2004 год работала в составе Президентского совета по биоэтике. Ее исключение из этого совета связывают с ее позицией по вопросу исследований эмбриональных стволовых клеток, которая была неугодна администрации Джорджа Буша-младшего, наложившего вето на федеральное финансирование этих важнейших исследований. В апреле нынешнего года Блэкберн была избрана президентом Американской ассоциации онкологических исследований (American Association for Cancer Research) и в следующем году должна возглавить эту ассоциацию.

Кэрол Грейдерродилась в 1961 году в Сан-Диего (штат Калифорния). В 1983 году она получила степень бакалавра в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре, после чего перешла в Калифорнийский университет в Беркли, где ее научным руководителем стала Элизабет Блэкберн. Уже в 1985 году в журнале Cell была опубликована статья Грейдер и Блэкберн, сообщавшая об открытии теломеразы. Получив докторскую степень в 1987 году, Грейдер стала сотрудницей Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор (Cold Spring Harbor Laboratory), а в 1997 году перешла в Университет Джонса Хопкинса, где и по сей день работает профессором. Лаборатория, возглавляемая Кэрол Грейдер, продолжает исследования теломер и теломеразы.

Джек Шостакродился в Лондоне в 1952 году. Вскоре его родители переехали в Монреаль, где он учился в колледже Университета Макгилла и в 1972 году стал бакалавром. Докторскую степень он получил в 1977 году в Корнелле, где оставался еще два года, после чего перешел в Гарвардскую школу медицины, где работает и сегодня, профессором отделения генетики. Помимо Гарварда, Шостак является сотрудником еще двух учреждений — Массачусетской неспециализированной больницы (Massachussets General Hospital) и Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute). Кроме открытия теломеразы, Шостак первым синтезировал искусственные хромосомы дрожжей. Создание таких искусственных хромосом нашло широкое применение в картировании генов животных, в том числе человека, и в развитии технологий генной инженерии. В настоящее время гарвардская лаборатория Шостака занимается прежде всего вопросами, связанными с происхождением жизни, и работает над искусственным синтезом живых клеток.

Теломеры— концевые участки хромосом, состоящие из повторяющихся последовательностей нуклеотидов, — были открыты в пятидесятые годы XX века. Теломеры можно увидеть даже в световой микроскоп: готовящиеся к делению или делящиеся клетки можно окрасить таким образом, чтобы теломеры отличались по цвету от центральных частей каждой хромосомы. Теломеры имеются только у эукариот (организмов, в клетках которых есть ядро), а у бактерий и архей хромосомы замкнуты в кольцо и теломер не имеют. Эти концевые участки хромосом не содержат генов: записанная на теломерах информация не считывается на матричные РНК и ничего не кодирует. Собственно, информации в теломерах содержится довольно мало, ведь они состоят из повторяющихся одинаковых последовательностей нескольких нуклеотидов. Эти последовательности довольно однообразны. В частности, у всех позвоночных, а также у многих грибов и протистов это всегда ЦЦЦТАА, а у высших растений — по-видимому, всегда ЦЦЦТААА.

оловников
Алексей Матвеевич Оловников, сотрудник Института биохимической физики РАН, в 1971 году сформулировавший теоретическую концепцию, предполагавшую существование фермента, открытого в начале восьмидесятых годов Кэрол Грейдер и Элизабет Блэкберн и названного ими теломеразой. Исследования этого фермента, проведенные в лабораториях Блэкберн и Шостака, подтвердили справедливость ряда теоретических выводов Оловникова. Фото с сайта moikompas.ru


Поначалу функции теломер были неизвестны, как не была известна и последовательность входящих в их состав нуклеотидов. В конце пятидесятых годов был открыт фермент ДНК-полимераза, обеспечивающий удвоение молекул ДНК. Чтобы начать работать, этот фермент должен присоединиться к синтезируемому другим ферментом праймеру — короткому сидящему на цепочке ДНК фрагменту РНК, который впоследствии удаляется. При этом ДНК-полимераза может двигаться по цепочке ДНК только в одном направлении — от 5'-конца к 3'-концу. В результате ДНК-полимераза не может полностью скопировать всю молекулу ДНК: на одном из концов, к которому она прикрепляется, должен оставаться нескопированный фрагмент. На это впервые обратили внимание, независимо друг от друга, Алексей Матвеевич Оловников (Оловников А.М. 1971. Принцип маргинотомии в матричном синтезе полинуклеотидов // Доклады АН СССР. Т. 201. С. 1496–1499; Olovnikov A.M. 1973. A theory of marginotomy. The incomplete copying of template margin in enzymic synthesis of polynucleotides and biological significance of the phenomenon // Journal of Theoretical Biology. V. 41. P. 181–190) и Джеймс Уотсон (Watson J.D. 1972. Origin of concatemeric T7 DNA // Nature New Biology. V. 239. P. 197–201). Получалось, что хромосомы должны укорачиваться при каждом делении клетки за счет некопируемых концевых участков. Уотсон предположил, как эта проблема должна решаться у бактериофагов, ДНК которых тоже не замкнута в кольцо, а Оловников описал, как она может решаться у эукариот, и выдвинул гипотезу о существовании фермента, способного добавлять к концу хромосомы повторяющиеся последовательности. Он также предположил, что регуляция работы этого фермента может играть ключевую роль в старении организма (за счет постепенного укорачивания концевых участков хромосом у клеток, которые должны разделиться лишь ограниченное число раз) и что неполадки в механизме такой регуляции могут быть причиной бесконтрольного деления клеток злокачественных опухолей.

Вскоре в теломерах некоторых организмов были действительно открыты повторяющиеся последовательности. Опыты, проведенные в лаборатории Джека Шостака в Гарвардской школе медицины, показали, что чужеродные фрагменты ДНК, внедренные в клетки дрожжей, способны удваиваться, но, в отличие от собственной ДНК дрожжей, существуют в делящихся клетках недолго. Элизабет Блэкберн, будучи аспиранткой в Кембридже, освоила разработанные на тот момент методики секвенирования ДНК (чтения последовательности нуклеотидов) и впоследствии в Йеле установила, какая именно последовательность повторяется на концах хромосом у инфузории Tetrahymena thermophila (ЦЦЦЦАА). Встретившись на конференции в 1980 году, Шостак и Блэкберн задумали совместный эксперимент, результаты которого указывали на то, что именно теломеры защищают собственные хромосомы дрожжей от деградации при неоднократном делении клеток. Исследователи присоединили фрагменты с повторяющейся последовательностью нуклеотидов, обнаруженной у инфузории, к небольшим чужеродным фрагментам ДНК и внедрили полученные молекулы в дрожжевые клетки. Такие молекулы успешно удваивались в дрожжевых клетках, наряду с собственными хромосомами дрожжей, причем на их концах в итоге оказывалась повторяющаяся последовательность нуклеотидов, свойственная собственным теломерам дрожжей. Публикация этих результатов в журнале Cell была первой работой, экспериментально показавшей защитную роль теломер.

теломеры
Концевой участок хромосомы — теломера (telomere). Каждая хромосома (chromosome), содержащаяся в ядре (nucleus) клетки (cell), перед делением клетки представлена двумя одинаковыми половинками — хроматидами, в основе каждой из которых лежит одна очень длинная, но компактно свернутая молекула ДНК, на каждом конце которой расположены участки из повторяющихся последовательностей. Эти концевые участки и есть теломеры. При подготовке к делению, когда хроматиды удваиваются, концы каждой хромосомы всегда укорачивались бы (механизм удвоения ДНК не позволяет их копировать), если бы фермент теломераза не наращивал на концах новые повторяющиеся последовательности. Иллюстрация с сайта журнала Nature (www.nature.com)


Шостак и Блэкберн, вслед за Оловниковым, предположили, что наращивание теломер обеспечивается определенным ферментом. Начались поиски этого фермента. В 1984 году его впервые смогла выделить Кэрол Грейдер, бывшая тогда еще студенткой и работавшая под руководством Элизабет Блэкберн. В статье, также опубликованной в Cell, Грейдер и Блэкберн впервые описали свойства открытого ими фермента и назвали его теломеразой. Изучая этот фермент, они обнаружили входящий в его состав фрагмент РНК, на матрице которого и синтезируются повторяющиеся последовательности нуклеотидов, добавляемые теломеразой к концевым участкам хромосом. Это открытие было описано в статье, опубликованной в Nature.

теломераза
Схема работы фермента теломеразы (telomerase). Фермент наращивает концевые участки хромосом, добавляя к ним одинаковые последовательности нуклеотидов. Этот процесс включает две чередующихся стадии: (a) элонгация, то есть удлинение, и (b) транслокация, то есть перемещение. Во время элонгации концевой участок цепочки ДНК связан с РНК-матрицей (RNA template), входящей в состав фермента, и удлиняется за счет присоединяемых к нему нуклеотидов, комплементарных свободному участку матрицы. Во время транслокации молекула ДНК сдвигается на несколько нуклеотидов, вновь освобождая участок РНК-матрицы, и цикл повторяется. При этом наращивается только одна цепочка ДНК, но комплекс других ферментов, основу которого составляет ДНК-полимераза, достраивает большую часть второй цепочки. Одноцепочечным остается только небольшой «хвост» в самом конце. Если бы не теломераза, такие хвосты сокращали бы длину двухцепочечной ДНК при каждом ее удвоении, и любая хромосома укорачивалась бы при каждом делении клетки. Рисунок с сайта barleyworld.org


Дальнейшие исследования, проведенные в лабораториях Блэкберн и Шостака, показали, что лишенные теломеразы клетки рано или поздно прекращают делиться и умирают. Многие типы раковых клеток, напротив, обладают повышенной активностью теломеразы, что способствует их бесконтрольному делению и образованию злокачественных опухолей. Как и предполагал Оловников, теломеры оказались важным инструментом регуляции как старения, так и возникновения рака. В настоящее время уже разработаны и проходят испытания лекарственные препараты, которые, возможно, позволят бороться с рядом форм рака за счет подавления активности теломеразы в раковых клетках.

С работой теломеразы связано также развитие врожденного дискератоза (dyskeratosis congenita) — редкого наследственного заболевания, которое вызывает преждевременное старение кожи. Симптомы этой болезни связаны с нарушениями в регуляции длины теломер. Врожденный дискератоз пока не умеют лечить, но дальнейшие исследования могут позволить найти способы останавливать его развитие.

Хотя общий принцип работы теломеразы уже ясен, еще предстоит выяснить многие важные подробности, в частности механизмы регуляции, не позволяющие теломерам неограниченно разрастаться и определяющие их сокращение у стареющих клеток. Что касается роли теломер в старении, здесь тоже по-прежнему многое остается неясным, хотя сокращение их длины действительно характерно для стареющих эукариотических клеток.

Согласно завещанию Альфреда Нобеля, каждую премию могут разделить не более троих ученых. Жаль, что в число получивших эту премию не вошел Оловников, предсказавший отмеченное ею открытие. Вместе с тем, Блэкберн, Грейдер и Шостак, посвятившие многие годы успешным экспериментальным исследованиям теломер и теломеразы, несомненно, достойны этой награды.

В этом году одну Нобелевскую премию впервые в истории разделили две женщины. Среди тех, кто исследует теломеры сегодня, женщин необычайно много. Возможно, что это неслучайно: пример Элизабет Блэкберн и Кэрол Грейдер, открывших теломеразу и выяснивших структуру этого фермента, вдохновляет других женщин продолжать исследования в этой области.

Источник: www.elementy.ru
Петр Петров

[related-news]
Другие новости по теме:
    {related-news}
[/related-news]
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
  • Комментариев: 0
  • Просмотров: 56