Maklumat

Mengapa bakteria memerlukan RNA messenger?

Mengapa bakteria memerlukan RNA messenger?


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.

Mengapa bakteria memerlukan mRNA? Bukankah DNA bebas terapung tanpa membran nuklear jadi mengapa tRNA tidak membaca kod terus dari helai DNA yang terbelah? (sudah tentu selepas helikase membelah mereka). Bukankah ini lebih cekap?


  1. Ribosom tidak membaca DNA.
  2. Transkripsi menambah beberapa lapisan taktik peraturan: anda boleh mengawal transkripsi itu sendiri, anda boleh mengawal mRNA.
  3. mRNA menguatkan maklumat genetik yang anda perlukan pada masa ini. Mempunyai banyak salinan matriks sangat membantu.
  4. Sesetengah prokariot mempunyai penyambungan. Ia bukan idea yang baik untuk menyambung DNA anda.

EDIT mengikut permintaan anda untuk beberapa perincian.

Mengapa mereka berevolusi untuk membaca RNA pada mulanya kerana mereka adalah primal kepada semua organisma lain, mengapa mereka membangunkan ini

Hipotesis "dunia RNA" (yang merupakan model kehidupan awal yang paling realistik, memandangkan badan bukti yang semakin berkembang) menyatakan bahawa RNA telah menjadi perkara utama lama sebelum DNA diperkenalkan ke dalam sel. Ribosom (sebagai enzim RNA yang tidak memerlukan sebarang protein untuk mengikat asid amino bersama-sama), bersama-sama dengan banyak enzim dan pengawal selia RNA lain, dipercayai peninggalan dunia itu. Wiki mempunyai halaman yang bagus dengan semua rujukan yang mungkin anda ingin baca.

Juga, taktik pengawalseliaan, bukankah DNA bebas terapung dan begitu juga semua enzim replikasi seperti Helikase, primase dan primer RNA dll. Jadi bagaimana mereka mengawal tindakan enzim ini kerana ia hanya terapung bebas?

Pertama sekali, ia adalah salah tanggapan umum bahawa sel prokariotik hanyalah beg yang diisi dengan enzim dan apa sahaja. Prokariota mempunyai sistem pembahagian yang sangat rumit (ada juga yang mempunyai petak seperti nukleus). Kedua, DNA bukan "terapung bebas": ia terletak di tapak tertentu dengan persekitaran molekul khas. Jika anda mahukan butiran, tanya soalan yang berasingan, atau lebih baik satu siri soalan dengan skop yang sempit, kerana peraturan bakteria terlalu pelbagai, pelik dan canggih untuk dibincangkan di sini (kami mempunyai kursus selama 3 tahun mengenai perkara ini semasa saya seorang pelajar ).

Bolehkah anda menerangkan sedikit cara salinan tambahan membantu kerana ia bukan hanya lebih banyak data untuk ditangani?

Apabila anda mempunyai banyak salinan matriks, banyak ribosom boleh mensintesis protein sekaligus. Ini berguna apabila anda perlu membuat banyak sesuatu secepat mungkin. Ingat, ribosom berada di mana-mana dalam semua sel aktif untuk sebab ini: untuk memudahkan sintesis protein yang cepat (sekurang-kurangnya sejauh organisma copiotrophic berkenaan).

Apakah sebenarnya yang anda maksudkan dengan penyambungan?

Maksud saya penyambungan: sekumpulan proses di mana intron dikeluarkan daripada produk transkripsi utama.


RNA yang luar biasa: Tales of a Genetic Messenger

RNA terkenal sebagai utusan yang membawa maklumat genetik, tetapi molekul serba boleh ini juga terlibat dalam banyak fungsi selular penting yang lain. Berikut ialah senarai ringkas jenis RNA yang saintis temui dan pelajari lebih lanjut dengan pembiayaan daripada Institut Kesihatan Nasional.

Penterjemah

RNA ini terlibat dalam proses asas terjemahan, apabila maklumat dalam gen kita dinyahkod dan digunakan untuk menghasilkan protein.

RNA Messenger, atau mRNA, memindahkan maklumat yang dipegang dalam gen ke ribosom, tempat protein selular dibuat. Setiap sel kita membawa puluhan ribu mRNA yang berbeza, yang menimbulkan pelbagai jenis protein.

RNA ribosom, atau rRNA, adalah sebahagian daripada ribosom yang memainkan peranan langsung dalam menghubungkan blok binaan protein yang dipanggil asid amino. Manusia mempunyai empat jenis rRNA.

Pindahkan RNA, atau tRNA, menyahkod maklumat genetik yang disimpan dalam mRNA dan membantu menambah asid amino kepada rantaian protein yang semakin meningkat. Para saintis menganggarkan bahawa sel manusia mempunyai lebih daripada 500 tRNA yang berbeza.

Pengawal selia

Walaupun saiznya kecil, RNA ini mempunyai kesan yang besar dalam mengawal corak aktiviti gen dalam sel kita.

RNA mengganggu kecil, atau siRNA, ialah sekeping RNA yang diambil oleh sel daripada virus yang menyerang atau ancaman lain dan kemudian digunakan untuk mencari dan memusnahkan penceroboh yang boleh membawa maut. Kerana keupayaan mereka untuk menyasarkan dan menyahaktifkan segmen tertentu RNA, siRNA juga telah menjadi alat penyelidikan yang berkuasa untuk mempelajari lebih lanjut tentang cara gen berfungsi.

MicroRNA, atau miRNA, ialah sekeping kecil RNA selular yang mengawal pengeluaran protein dengan mengikat kepada mRNA dan menyekat keupayaannya untuk berfungsi. Para saintis telah menemui beratus-ratus miRNA pada manusia, dan mereka menganggarkan bahawa miRNA mengawal lebih separuh daripada gen pengekodan protein kami.

RNA yang berinteraksi dengan piwi, atau piRNA, sebahagian besarnya terhad kepada sel telur dan sperma, tidak seperti siRNA dan miRNA, yang berfungsi dalam banyak jenis sel. piRNA membantu memastikan integriti kumpulan penting DNA yang akan dihantar kepada generasi akan datang dengan menyekat unsur genetik yang boleh melompat ke dalam gen dan menyebabkan mutasi.

RNA bukan pengekodan campur tangan panjang, atau lincRNA, nampaknya berfungsi sebagai perancah untuk menyelaraskan aktiviti protein yang mengawal aktiviti gen. Lebih daripada 8,000 lincRNA dikodkan dalam DNA manusia.

Pemproses

Banyak molekul RNA perlu dipotong, ditampal, dipotong atau diubah suai secara kimia sebelum ia boleh berfungsi. RNA ini terlibat dalam memproses jenis RNA lain, termasuk banyak yang disebutkan di atas, ke dalam bentuk terakhirnya.

RNA nuklear kecil, atau snRNA, bekerjasama dengan pelbagai protein untuk membentuk spliceosome, kompleks yang memotong segmen luar mRNA untuk membuat molekul berfungsi sepenuhnya yang kemudiannya boleh mengodkan protein. Manusia mempunyai lima snRNA, masing-masing mempunyai peranannya sendiri dalam proses itu.

RNA nukleolar kecil, atau snoRNA, mengenal pasti sasaran rRNA untuk penambahan kumpulan kimia atau untuk penyusunan semula. Pengubahsuaian menghasilkan molekul rRNA berfungsi yang berfungsi dalam ribosom.

M1 RNA membantu klip tRNA dalam bakteria supaya molekul ini boleh menyahkod maklumat genetik. Penemuannya menjadikannya &ldquoselebriti&rdquo dalam dunia RNA kerana ia adalah kali pertama penyelidik menemui bukti bahawa RNA boleh bertindak sebagai pemangkin yang mengawal dan mengarahkan fungsi selular. Saintis yang membuat penemuan ini, Sidney Altman, memenangi Hadiah Nobel pada tahun 1989 bersama-sama dengan Thomas Cech, yang secara bebas menemui bukti untuk aktiviti pemangkin dalam RNA apabila dia menemui molekul RNA penyambung diri.

Penyelidikan tentang ini dan RNA lain telah membawa saintis kepada pemahaman yang lebih luas tentang peranan kritikal RNA dalam banyak proses selular yang penting dan bagaimana kemerosotan dalam proses ini boleh membawa kepada penyakit. Para saintis juga menggunakan RNA sebagai alat penyelidikan dan sebagai asas untuk terapi baharu untuk jangkitan, kanser dan keadaan lain.


Ribonucleases - Bahagian B

Christian Heubeck , Astrid Schön , dalam Kaedah dalam Enzimologi , 2001

I. Pengenalan

Ribonuclease P (RNase P, EC 3.1.26.5) ialah endonuklease yang diperlukan untuk menjana hujung 5′ matang tRNA dalam semua organisma dalam bakteria, ia juga terlibat dalam pematangan RNA 4.5S, RNA penghantar pemindah (tmRNA), dan beberapa RNA kecil lain (untuk semakan, lihat, cth, Ruj. 1–3). Ciri ribonukleoprotein enzim ini kini telah dibuktikan dalam kebanyakan organisma dan pengecualian organel, bagaimanapun, masih kloroplas, nukleus tumbuhan, dan mitokondria metazoan, di mana tiada RNA yang berkaitan telah dikesan sehingga kini. Berbeza dengan subunit RNA yang diketahui, yang agak terpelihara dalam saiz (kira-kira 400 nukleotida) dan struktur di kalangan kumpulan filogenetik yang pelbagai, 4 sumbangan protein kepada holoenzim sangat berubah dalam saiz dan bilangan komponen individu. Dalam bakteria, protein asas tunggal yang kecil kira-kira 15 kDa dikaitkan dengan RNA sebaliknya, enzim mitokondria yis mengandungi subunit protein yang besar (100-kDa), dan enzim nuklear eukariotik terdiri daripada sembilan protein sebagai tambahan kepada RNA penting. 5–7 Walaupun semua organel fotosintesis berkait secara filogenetik dengan sianobakteria, RNase P daripada pelbagai jenis plastid menunjukkan kepelbagaian yang ketara: manakala tiada subunit RNA boleh dikesan dalam enzim kloroplas daripada alga hijau atau tumbuhan yang lebih tinggi, plastid daripada beberapa alga primitif mengekod an RNase P RNA daripada jenis cyanobacterial. Organel fotosintesis (cyanelle) daripada glaucocystophyte Cyanophora paradoxa menggabungkan sifat-sifat cyanobacteria hidup bebas dan kloroplas sejati, yang menjadikannya sistem model yang ideal untuk mengkaji evolusi, struktur dan fungsi RNase P daripada plastid. Di sini kami menerangkan kaedah yang digunakan untuk membesarkan organisma ini dalam jumlah yang mencukupi untuk penyediaan enzim pengasingan organel RNase P holoenzim, pengesanan aktivitinya, dan analisis struktur RNA RNase P dan penyediaan komponen RNA dan protein daripada ini dan yang berkaitan. organisma untuk digunakan dalam eksperimen penyusunan semula homolog dan heterolog.


RIBOSWITCHES: CARA BIJAK UNTUK MENGAWAL MRNA

RNA mampu melakukan pelbagai jenis aktiviti biologi. Ia adalah molekul yang menentukan semasa permulaan kehidupan, mengikut hipotesis dunia RNA, 1 dan genom kami mengandungi banyak peninggalan penting yang berfungsi pada masa lalu ini. Contohnya, RNA ribosom (rRNA) membentuk komponen besar ribosom dan diperlukan untuk pemindahan pemangkinan RNA (tRNA) membawa asid amino yang digunakan dalam sintesis protein. Sesetengah RNA, dikenali sebagai ribozim, malah memangkinkan tindak balas kimia seperti penyambungan mRNA. Jelas sekali, RNA ialah molekul pelbagai yang mampu melakukan banyak aktiviti kimia yang berbeza. 1

RNA Messenger (mRNA) menyalin maklumat genetik daripada DNA genom kita melalui proses transkripsi, dan kemudian pergi ke ribosom, yang menterjemahkan mesej ini kepada protein berfungsi. Walau bagaimanapun, perjalanan dari nukleus ke ribosom bukanlah satu yang mudah. Ekspresi gen dalam sel perlu dipantau dengan teliti, dan salah satu cara untuk melakukan ini adalah untuk mengawal terjemahan mRNA, mengehadkan kadar di mana mRNA menyampaikan mesejnya. Satu cara yang sangat kemas mRNA melakukan ini adalah menggunakan riboswitch.

PROTEIN MEMIMPIN JALAN

Malah, RNA dan protein agak serupa walaupun terdapat perbezaan dalam solek kimia. Protein ialah molekul linear yang terlipat pada diri mereka sendiri sebaik sahaja ia disintesis dan boleh mengubah bentuknya menjadi lebih aktif atau kurang aktif. Sifat penukaran bentuk ini membolehkan protein dikawal oleh protein lain atau ligan molekul kecil, sebaik sahaja ia mengikat dan mengubah konformasinya. Contohnya ialah penindas lac protein, yang mengawal operon lac dalam bakteria. 2 Penekan lac mengikat DNA lac operon, menghalang transkripsi gen yang mengekod enzim metabolik laktosa. Walau bagaimanapun, apabila laktosa hadir pada kepekatan tinggi dalam sel, ia mengikat kepada penindas lac dan mengubah konformasi penindas lac supaya ia tidak boleh mengikat operon lac. Ini melepaskan transkripsi gen lac, membolehkan sel memetabolismekan laktosa. 2 Lihat video ini daripada Khan Academy jika anda berminat untuk mengetahui lebih lanjut tentang proses ini.

Terdapat banyak contoh protein yang dikawal oleh molekul kecil seperti laktosa, tetapi ia bukan sahaja mengawal protein. Molekul kecil juga boleh bertindak pada mRNA. Selalunya mRNA melipat diri mereka menjadi bola untuk bergerak melalui sitoplasma. Apabila mereka mencapai ribosom, mereka mengikatnya dan terjemahan bermula. Bagi kebanyakan mRNA, urutan peristiwa ini berlaku tanpa sebarang halangan dan mesej mRNA akan diterjemahkan ke dalam protein. Walau bagaimanapun, struktur mRNA tertentu dalam jujukan, dipanggil riboswitches, boleh dihidupkan atau dimatikan dengan pengikatan molekul kecil. Ini bertindak sebagai satu cara untuk mengawal terjemahan mRNA ini.

RIBOZYMES JUGA MELAKUKANNYA

Mari kita lihat contoh: bakteria perlu mengawal kepekatan nikel dan kobalt mereka. Bakteria menggunakan logam ini untuk beberapa fungsi biologinya, tetapi kepekatannya yang tinggi adalah toksik 3 . Ini menimbulkan cabaran pengawalseliaan yang penting - yang telah diselesaikan oleh bakteria menggunakan riboswitch. Bakteria menyerap kobalt dan nikel dari persekitaran mereka menggunakan protein pengangkutan ion yang tertanam dalam membran selular mereka. Menariknya, mRNA yang mengekod untuk protein pengangkutan ini mengandungi riboswitch. Apabila nikel dan kobalt terdapat di dalam sel, ia akan mengikat pada riboswitch ini, mengubah bentuknya. Dalam konformasi baru ini, mRNA yang mengandungi riboswitch tidak lagi boleh mengikat ribosom, dan protein pengangkutan tidak lagi dibuat. Ini menghalang bakteria daripada mengambil jumlah toksik ion logam! Sebaliknya, jika kepekatan logam terlalu rendah dalam sel, mRNA pengangkutan tidak akan diikat oleh logam dan akan diterjemahkan kepada lebih banyak protein pengangkutan. Dengan cara ini, sel boleh meningkatkan atau mengurangkan kepekatan ion logam mereka mengikut keperluan. 3

Sel menggunakan ribozim seperti ini untuk mengawal semua jenis molekul. Terdapat kepelbagaian ribozim yang mengikat logam, asid amino, prekursor nukleotida, dan kofaktor protein, tahap kesemuanya perlu dipantau dengan teliti oleh sel. Dalam kes ini, mRNA berfungsi sebagai a biosensor, molekul yang boleh mengesan tahap molekul penting lain. Dalam contoh yang saya terangkan, riboswitch menghalang mRNA daripada mengikat ribosom, tetapi terdapat banyak cara lain yang membolehkan riboswitches regulasi. Contohnya, riboswitch boleh mengganggu transkripsi, atau mengarahkan cara transkrip utama bercantum. Memandangkan mRNA ini kod untuk protein yang menggunakan molekul yang mengawalnya, riboswitch mencipta kaedah peraturan yang mudah dan elegan.

KESIMPULAN

Seperti yang telah kita pelajari, mRNA boleh menjadi lebih daripada sekadar penghantar antara gen dan ribosom. Banyak mRNA memainkan peranan aktif dalam mengesan dan mengawal selia pelbagai molekul yang diperlukan oleh sel untuk terus hidup. RNA jelas mampu melakukan lebih banyak tindakan daripada yang kita fikirkan pada mulanya, dan ini penting untuk diingat semasa kita terus mengkajinya.


14.1: Pengenalan

  • Disumbangkan oleh Gerald Bergtrom
  • Profesor Emeritus (Biosains) di Universiti Wisconsin-Milwaukee

Transkripsi, sintesis RNA berdasarkan templat DNA, adalah langkah utama Dogma Pusat yang dicadangkan oleh Crick pada tahun 1958. Langkah asas transkripsi adalah sama seperti untuk replikasi: permulaan, pemanjangan dan penamatan. Perbezaan antara transkripsi dalam prokariot dan eukariota adalah dalam butirannya.

  • E coli menggunakan satu RNA polimerase enzim untuk menyalin semua jenis RNA manakala sel eukariotik menggunakan polimerase RNA yang berbeza untuk memangkinkan RNA ribosom (rRNA), memindahkan RNA (tRNA) dan RNA utusan (mRNA) sintesis.
  • Berbeza dengan eukariota, beberapa gen bakteria adalah sebahagian daripada operon yang mRNAnya mengekod berbilang polipeptida.
  • MRNA bakteria biasanya diterjemahkan semasa ia ditranskripsi.
  • Kebanyakan transkrip RNA dalam prokariot muncul daripada transkripsi sedia untuk digunakan
  • Transkrip eukariotik disintesis apabila prekursor yang lebih lama menjalani pemprosesan oleh pemangkasan, splicing, atau kedua-duanya!
  • DNA dalam bakteria hampir &lsquonaked&rsquo dalam sitoplasma manakala DNA eukariotik dibungkus dalam protein kromatin dalam nukleus.
  • Dalam sel bakteria perkaitan ribosom dengan mRNA dan terjemahan polipeptida boleh bermula walaupun sebelum transkrip selesai. Ini kerana sel-sel ini tidak mempunyai nukleus. Dalam sel kita, RNA mesti keluar dari nukleus sebelum ia bertemu ribosom dalam sitoplasma.

Dalam bab ini, anda akan bertemu dengan bakteria polikistik mRNA (transkrip daripada operon yang mengekod lebih daripada satu polipeptida) dan gen berpecah eukariota (dengan mereka intron dan ekson). Kami akan melihat beberapa butiran transkripsi tiga kelas utama RNA dan kemudian bagaimana eukariota memproses transkrip prekursor menjadi RNA berfungsi yang matang. Sepanjang perjalanan, kita akan melihat satu contoh bagaimana struktur protein telah berkembang untuk berinteraksi dengan DNA.

1. Mendiskriminasi antara tiga langkah transkripsi dalam pro- dan eukariota, dan faktor-faktor yang terlibat dalam setiap.

2. Nyatakan satu hipotesis mengapa eukariota berkembang kompleks pemprosesan RNA langkah-langkah.

3. Buat spekulasi mengapa mana-mana sel dalam fikirannya yang waras akan mempunyai gen yang mengandungi intron dan ekson supaya transkrip mereka perlu diproses oleh splicing.

4. Nyatakan perbezaan antara RNA vs struktur DNA.

5. Jelaskan keperluan untuk faktor sigma dalam bakteria.

6. Berspekulasi tentang mengapa eukariota tidak mempunyai operon.

7. Senaraikan ciri struktur protein yang mengikat dan mengenali urutan DNA tertentu.

8. Terangkan bagaimana protein itu jangan mengikat urutan DNA tertentu boleh masih terikat pada kawasan genom tertentu.

9. Merumuskan hipotesis mengapa bakteria tidak poliadenilasi mRNA mereka seperti yang dilakukan oleh eukariota.


10.1: Pengenalan

  • Disumbangkan oleh Gerald Bergtrom
  • Profesor Emeritus (Biosains) di Universiti Wisconsin-Milwaukee

Transkripsi, sintesis RNA berdasarkan templat DNA, adalah langkah utama Dogma Pusat yang dicadangkan oleh Crick pada tahun 1958. Langkah asas transkripsi adalah sama seperti untuk replikasi: permulaan, pemanjangan dan penamatan. Perbezaan antara transkripsi dalam prokariot dan eukariota adalah dalam butirannya.

  • E coli menggunakan satu RNA polimerase enzim untuk menyalin semua jenis RNA manakala sel eukariotik menggunakan polimerase RNA yang berbeza untuk memangkinkan RNA ribosom (rRNA), memindahkan RNA (tRNA) dan RNA utusan (mRNA) sintesis.
  • Berbeza dengan eukariota, beberapa gen bakteria adalah sebahagian daripada operon yang mRNAnya mengekod berbilang polipeptida.
  • MRNA bakteria biasanya diterjemahkan semasa ia ditranskripsi.
  • Kebanyakan transkrip RNA dalam prokariot muncul daripada transkripsi sedia untuk digunakan
  • Transkrip eukariotik disintesis apabila prekursor yang lebih lama menjalani pemprosesan oleh pemangkasan, splicing, atau kedua-duanya!
  • DNA dalam bakteria hampir &lsquonaked&rsquo dalam sitoplasma manakala DNA eukariotik dibungkus dalam protein kromatin dalam nukleus.
  • Dalam sel bakteria perkaitan ribosom dengan mRNA dan terjemahan polipeptida boleh bermula walaupun sebelum transkrip selesai. Ini kerana sel-sel ini tidak mempunyai nukleus. Dalam sel kita, RNA mesti keluar dari nukleus sebelum ia bertemu ribosom dalam sitoplasma.

Dalam bab ini, anda akan bertemu dengan bakteria polikistik mRNA (transkrip daripada operon yang mengekod lebih daripada satu polipeptida) dan gen berpecah eukariota (dengan mereka intron dan ekson). Kami akan melihat beberapa butiran transkripsi tiga kelas utama RNA dan kemudian bagaimana eukariota memproses transkrip prekursor menjadi RNA berfungsi yang matang. Sepanjang perjalanan, kita akan melihat satu contoh bagaimana struktur protein telah berkembang untuk berinteraksi dengan DNA.

1. Mendiskriminasi antara tiga langkah transkripsi dalam pro- dan eukariota, dan faktor-faktor yang terlibat dalam setiap.

2. Nyatakan satu hipotesis mengapa eukariota berkembang kompleks pemprosesan RNA langkah-langkah.

3. Buat spekulasi mengapa mana-mana sel dalam fikirannya yang waras akan mempunyai gen yang mengandungi intron dan ekson supaya transkrip mereka perlu diproses oleh splicing.

4. Nyatakan perbezaan antara RNA vs struktur DNA.

5. Jelaskan keperluan untuk faktor sigma dalam bakteria.

6. Berspekulasi tentang mengapa eukariota tidak mempunyai operon.

7. Senaraikan ciri struktur protein yang mengikat dan mengenali urutan DNA tertentu.

8. Terangkan bagaimana protein itu jangan mengikat urutan DNA tertentu boleh masih terikat pada kawasan genom tertentu.

9. Merumuskan hipotesis mengapa bakteria tidak poliadenilasi mRNA mereka seperti yang dilakukan oleh eukariota.


Transkripsi dan Terjemahan Prokariotik Digandingkan

Transkripsi prokariotik berlaku dalam sitoplasma bersama terjemahan dan boleh berlaku serentak.

Objektif Pembelajaran

Terangkan peristiwa permulaan transkripsi prokariotik

Pengambilan Utama

Perkara utama

  • Dalam prokariot, bahan genetik tidak terkandung dalam nukleus tertutup membran dan mempunyai akses kepada ribosom dalam sitoplasma.
  • Transkripsi diketahui dikawal oleh pelbagai pengawal selia dalam prokariot. Kebanyakan faktor transkripsi ini adalah homodimer yang mengandungi motif pengikat DNA heliks-turn-helix.
  • Peraturan transkripsi tambahan datang daripada faktor transkripsi yang boleh menjejaskan kestabilan struktur holoenzim pada permulaan.

Syarat Utama

Gambaran Keseluruhan Transkripsi Prokariotik

Transkripsi prokariotik ialah proses di mana transkrip RNA utusan bahan genetik dalam prokariot dihasilkan, untuk diterjemahkan bagi penghasilan protein. Transkripsi prokariotik berlaku dalam sitoplasma bersama terjemahan. Transkripsi dan terjemahan prokariotik boleh berlaku serentak. Ini adalah mustahil dalam eukariota, di mana transkripsi berlaku dalam nukleus terikat membran manakala terjemahan berlaku di luar nukleus dalam sitoplasma. Dalam prokariot, bahan genetik tidak terkandung dalam nukleus tertutup membran dan mempunyai akses kepada ribosom dalam sitoplasma.

Sintesis protein: Gambaran keseluruhan sintesis protein. Di dalam nukleus sel (biru muda), gen (DNA, biru tua) ditranskripsikan kepada RNA. RNA ini kemudiannya tertakluk kepada pengubahsuaian dan kawalan selepas transkrip, menghasilkan mRNA matang (merah) yang kemudiannya diangkut keluar dari nukleus dan ke dalam sitoplasma (pic), di mana ia menjalani terjemahan ke dalam protein. mRNA diterjemahkan oleh ribosom (ungu) yang sepadan dengan kodon tiga asas mRNA kepada anti-kodon tiga asas tRNA yang sesuai. Protein yang baru disintesis (hitam) sering diubah suai, seperti dengan mengikat molekul efektor (oren), untuk menjadi aktif sepenuhnya.

Transkripsi dikawal oleh pelbagai pengawal selia dalam prokariot. Kebanyakan faktor transkripsi ini adalah homodimer yang mengandungi motif pengikat DNA heliks-turn-helix.

Langkah-langkah Permulaan Transkripsi

Langkah-langkah berikut berlaku, mengikut urutan, untuk permulaan transkripsi:

  • RNA polimerase (RNAP) mengikat salah satu daripada beberapa faktor kekhususan, σ, untuk membentuk holoenzim. Dalam bentuk ini, ia boleh mengenali dan mengikat kawasan promoter tertentu dalam DNA. Rantau -35 dan rantau -10 (“Pribnow box”) terdiri daripada promoter asas prokariotik dan |T| bermaksud terminator.
  • DNA pada helai templat antara tapak +1 dan penamat ditranskripsikan kepada RNA, yang kemudiannya diterjemahkan kepada protein. Pada peringkat ini, DNA beruntai dua (“closed”). Struktur holoenzim/luka-DNA ini dirujuk sebagai kompleks tertutup.
  • DNA tidak terluka dan menjadi untai tunggal (“open”) di sekitar tapak permulaan (ditakrifkan sebagai +1). Struktur holoenzim/unwound-DNA ini dipanggil kompleks terbuka.
  • Polimerase RNA menyalin DNA (subunit beta memulakan sintesis), tetapi menghasilkan kira-kira 10 transkrip abortif (pendek, tidak produktif) yang tidak dapat meninggalkan polimerase RNA kerana saluran keluar disekat oleh faktor-σ. σ -faktor akhirnya berpisah daripada holoenzim, dan pemanjangan berlaku.

Faktor Transkripsi Tambahan

Penganjur boleh berbeza dalam “kekuatan” iaitu, seberapa aktif mereka mempromosikan transkripsi urutan DNA bersebelahan mereka. Kekuatan promoter adalah dalam banyak (tetapi tidak semua) kes, soal seberapa ketat polimerase RNA dan protein aksesori yang berkaitan mengikat pada urutan DNA masing-masing. Semakin serupa jujukan dengan jujukan konsensus, semakin kuat ikatannya.

Peraturan transkripsi tambahan datang daripada faktor transkripsi yang boleh menjejaskan kestabilan struktur holoenzim pada permulaan. Kebanyakan transkrip berasal menggunakan adenosine-5′-triphosphate (ATP) dan, pada tahap yang lebih rendah, guanosine-5′-triphosphate (GTP) (purine nucleoside triphosphates) di tapak +1. Uridine-5′-triphosphate (UTP) dan cytidine-5′-triphosphate (CTP) (pirimidin nukleosida trifosfat) tidak disukai di tapak permulaan.

Dua mekanisme penamatan terkenal: Intrinsik penamatan (juga dipanggil penamatan transkripsi bebas Rho) melibatkan jujukan penamat dalam RNA yang memberi isyarat kepada polimerase RNA untuk berhenti. Jujukan penamat biasanya merupakan jujukan palindromik yang membentuk struktur jepit rambut gelung batang yang membawa kepada pemisahan RNAP daripada templat DNA. Penamatan bergantung Rho menggunakan faktor penamatan yang dipanggil faktor ρ(faktor rho) yang merupakan protein untuk menghentikan sintesis RNA di tapak tertentu. Protein ini mengikat di tapak penggunaan rho pada helai RNA yang baru lahir dan berjalan di sepanjang mRNA ke arah RNAP. Struktur gelung batang di hulu kawasan terminator menjeda RNAP, apabila faktor ρ mencapai RNAP, ia menyebabkan RNAP berpisah daripada DNA, menamatkan transkripsi.


Kuliah 33: Rintangan Bakteria dan Antibiotik

Profesor Imperiali melalui mekanisme bagaimana bakteria membina rintangan terhadap antibiotik. Selepas ini, dia memperkenalkan virus dan membincangkan beberapa ciri mereka.

Pengajar: Barbara Imperiali

Kuliah 1: Selamat Datang Pengenalan.

Kuliah 2: Ikatan Kimia.

Kuliah 3: Struktur Am.

Kuliah 4: Enzim dan Meta.

Kuliah 5: Karbohidrat an.

Kuliah 9: Pengubahsuaian Kromatin.

Kuliah 11:Sel, The Simpl.

Kuliah 16: DNA Rekombinan.

Kuliah 17: Genom dan DNA.

Kuliah 18: SNP dan Manusia .

Kuliah 19: Pemerdagangan Sel.

Kuliah 20: Isyarat Sel .

Kuliah 21: Isyarat Sel .

Kuliah 22: Neuron, Tindakan.

Kuliah 23: Kitaran Sel dan .

Kuliah 24: Sel Stem, Apo.

Kuliah 27: Visualizing Lif.

Kuliah 28: Visualisasi Lif.

Kuliah 29: Pengimejan Sel Te.

Kuliah 32: Penyakit Berjangkit.

Kuliah 33: Bakteria dan An.

Kuliah 34: Virus dan Semut.

Kuliah 35: Reproduktif Cl.

BARBARA IMPERIALI: OK, saya ingin membimbing kita melalui sedikit latihan untuk memahami apa yang berlaku apabila orang menjadi kebal terhadap antibiotik. Apakah asas molekul untuk rintangan? Ia bukan sesuatu yang ajaib. Ia benar-benar perkara yang anda boleh fahami berdasarkan apa yang telah anda pelajari semasa pelbagai bahagian kursus. Tetapi saya hanya ingin mengingatkan anda tentang skema yang mengerikan ini di sini, yang menunjukkan betapa cepat rintangan muncul kepada antibiotik yang berbeza dengan menunjukkan kepada anda tahun ubat itu diperkenalkan dan tahun rintangan berkembang.

Salah satu antibiotik terbaharu yang akan diperkenalkan-- orang fikir, oh, ia adalah mekanisme tindakan yang berbeza. Ia sepatutnya cukup berdaya tahan. Ia sepatutnya bertahan untuk seketika. Ia sepatutnya berguna dengan daptomycin. Ia adalah antibiotik peptida kitaran, yang mempunyai struktur tertentu yang tidak kelihatan seperti kebanyakan yang lain. Dan secara jujur, ia adalah dua hingga tiga tahun sebelum rintangan muncul. Jadi apa yang saya mahu lakukan ialah berfikir bersama tentang apakah cara bakteria boleh berkembang untuk membangunkan rintangan terhadap antibiotik?

Jadi di sini kita telah mendapat sasaran. Kita tahu bahawa antibiotik sangat berkesan terhadap sasaran. Apakah jenis perkara yang boleh berlaku dalam bakteria untuk membuat ia berjaya mengabaikan antibiotik dan menentang antibiotik? Ada apa-apa cadangan? Jadi ia sangat mudah. Terdapat sasaran molekul. Ia boleh menjadi topoisomerase. Ia sebenarnya boleh jadi ribosom dan jentera untuk mensintesis protein. Ia mungkin jentera yang memaut silang peptidoglikan. Apakah jenis pendekatan dan apakah jenis strategi yang mungkin berkembang untuk menjadikan antibiotik itu berhenti berfungsi? OK, api. ya.

PENONTON: Apabila dua enzim penahan hidrogen di-- mencipta perkara yang tidak [tidak dapat didengari] menyerap.

BARBARA IMPERIALI: OK, betul. Jadi antibiotik masuk. Enzim memecah antibiotik, jadi evolusi untuk memusnahkan antibiotik. Dan itulah yang berlaku dengan penisilin. Aspek utama struktur yang sangat berguna tiba-tiba menjadi tidak sah melalui kemerosotan ikatan beta-laktam. Jadi itu salah satu daripadanya. Apa yang akan datang? Yeah.

BARBARA IMPERIALI: Ah, jadi mungkin ada pengambilan yang berkurangan, jadi itu agak sukar, tetapi mungkin terdapat beberapa evolusi dinding sel untuk menjadikannya kurang telap kepada antibiotik kerana kita biasanya bergantung kepada antibiotik untuk meresap secara pasif. Jadi jika membran-- ini mungkin berada dalam membran bakteria Gram-negatif, atau membran luar bakteria Gram-negatif yang mempunyai komposisi yang sedikit berbeza, boleh mengubah strukturnya secara fizikal. Ini adalah perkara yang sukar untuk berkembang sekaligus, tetapi ia pastinya satu kemungkinan. Kami telah bercakap tentang pengambilan. Bagaimana dengan-- apa lagi yang boleh berlaku? ya.

PENONTON: Apabila anda mengeluarkan bunyi [tidak dapat didengar], sehingga mereka mempunyai oksigen [tidak dapat didengari].

BARBARA IMPERIALI: OK. Jadi lelaki ini boleh sahaja-- kami mempunyai antibiotik bulat biasanya, tetapi ini hanya berubah-- sasaran hanya berubah. Ia tidak boleh mengikat lagi, melalui mutasi, supaya antibiotik itu tidak mengikat. Ia masuk, tetapi ia telah berubah, dan itu banyak berlaku.

Ia juga banyak berlaku-- seseorang boleh memikirkan tentang rintangan antibiotik sepanjang urat yang sama seperti yang difikirkan tentang ketahanan terhadap agen kemoterapi. Anda menyasarkan kinase. Dadah anda berfungsi dengan baik. Setahun kemudian, kanser datang semula kerana terdapat satu mutasi dalam sasaran anda. Ini banyak berlaku dengan EGF, kinase, RAS dan sebagainya. Terdapat perubahan dramatik. Jadi perubahan ini akan menjadi perubahan dalam sasaran. Anda menyebut dua perkara, bukan? Saya fikir. Mungkin tidak.

PENONTON: Baiklah, seperti yang saya katakan, ada beberapa untuk itu [Tidak dapat didengar].

BARBARA IMPERIALI: Ah. Atas permukaan.

PENONTON: Beberapa hari anda akan kembali, jadi.

BARBARA IMPERIALI: OK, jadi mungkin ada beberapa jenis strategi import. Jadi sesetengah antibiotik hanya meresap. Ada yang masuk melalui import yang disasarkan, dan itu mungkin berubah supaya antibiotik tidak boleh masuk lagi. Fikiran lain? Terdapat beberapa cara licik lain. Maksud saya, anda perlu memberi kredit bakteria ini untuk kelicinan maksimum.

Jadi jika kemasukan adalah satu isu, bagaimana pula dengan efflux? Masalah terbesar dengan antibiotik terhadap Gram-negatif ialah ia mengawal selia pam efluks. Mereka hanya, seperti, menutup sel mereka dengan pam yang hanya pergi, anda akan memberi saya antibiotik? Saya hanya akan melontarkannya kembali kepada anda. Jadi pam efflux meningkat. Jadi molekul mereka, kita mempunyai banyak pam eflux untuk membuang benda-benda yang bukan-- yang kita tidak mahu dalam sel kita.

Bakteria mempunyai perkara yang serupa. Mereka akan-- mereka agak rambang, mengeksport pam yang akan mengikat pada benda yang tidak kelihatan seperti benda yang sepatutnya ada dalam sel, dan benar-benar mengikatnya pada bahagian dalam membran, [MEMBUAT BUNYI SQUIRT] hantarkannya kembali ke bahagian luar membran.

Jadi bakteria Gram-negatif boleh secara besar-besaran mengimbangi pengeluaran pam yang telah mereka miliki, tetapi mereka hanya menghasilkan lebih banyak daripadanya. Jadi dalam banyak kes, anda sukar untuk menguji kompaun baharu kerana ia dipam keluar secepat ia dipam masuk.

Apa yang boleh menjadi strategi apabila ini berlaku? Kerana orang melakukan ini. Anda menghalang pam. Jadi anda membuat antibiotik anda-- ia berfungsi dengan baik, tetapi anda menghentikan pam berfungsi. Jadi anda perlu memberi dua ubat, ubat yang antibiotik kepada sasaran dan ubat yang menghalang pam, dan itu berlaku.

Begitu juga, dengan mekanisme ini, di mana antibiotik dimusnahkan, anda boleh pulih daripada ini dengan menghalang enzim pemusnah, dan kemudian antibiotik anda tidak akan musnah apabila ia masuk ke dalam sel. Jadi ada satu formulasi antibiotik yang sangat penting yang digunakan. Ia dipanggil Augmentin.

Dan apa itu penisilin ditambah perencat beta-laktamase. Ia adalah ubat yang berfungsi ditambah ubat yang menghalang enzim yang memusnahkan dadah. Orang ramai mendapat ini sepanjang masa. Setiap hari dalam seminggu, bahan ini ditetapkan. Ia adalah koktel dua kompaun yang mempunyai sesuatu untuk mengatasi rintangan supaya ubat anda masih berfungsi dalam sel. Baiklah?

Dan ada satu lagi mekanisme utama, dan apa yang bakteria hanya akan lakukan ialah mereka berkata, baik, anda tahu, saya mendapat dos dengan antibiotik yang banyak ini. Cara yang baik untuk mengatasinya ialah dengan secara besar-besaran mengimbangi biosintesis sasaran kepada keadaan di mana anda tidak dapat memenuhi semuanya. Oleh itu, pengawalan semula sasaran adalah perkara yang sangat biasa. Jadi anda-- ini sepatutnya menambah bilangan transkrip yang dibuat. Anda meningkatkan jumlah sasaran yang dibuat supaya, walaupun antibiotik membanjiri sel, hanya tidak mencukupi untuk menghalang semua sasaran kerana ia telah dikawal sebanyak 10 atau 100 kali ganda.

Jadi apa yang saya fikir hebat tentang semua mekanisme ini ialah semuanya masuk akal. Anda hanya perlu memikirkan mereka-- adakah saya menghentikan dadah masuk? Adakah saya menghalangnya daripada dipam keluar? Adakah saya menghalangnya daripada merosot? Adakah saya membuat lebih banyak sasaran? Semua perkara itu sangat berdaya maju, dan ia adalah strategi yang biasa digunakan.

Lazimnya, dalam bakteria dan virus, kita jarang memberikan satu sebatian. Kami biasanya memberikan berbilang sebatian untuk mengisih mencecah berbilang sasaran, kerana jika anda memberikan koktel dua ubat kepada bakteria, tetapi anda tahu akan ada pengawalseliaan sasaran, anda boleh berharap bahawa enzim lain masih menjadi sasaran. Jadi anda memberi koktel dadah, berbanding dengan ubat tunggal.

Dan anda akan melihatnya dengan sangat relevan apabila kita bercakap tentang virus HIV kerana hanya HIV telah menjadi-- HIV-AIDS telah menjadi keadaan yang boleh dirawat kerana koktel dadah, bukan kerana ubat tunggal yang menghalang satu langkah. Dan anda akan melihatnya sangat, sangat biasa di sana. Sebarang soalan tentang perkara ini? OKEY.

Jadi kita akan beralih kepada virus. Jadi saya sebenarnya akan mengemas kini slaid yang ada di web untuk memberi anda set maklumat ini supaya anda boleh melihatnya di satu tempat. OK, virus. Virus adalah organisma yang menarik. Mereka tidak mempunyai hak untuk hidup kerana mereka tidak mempunyai jentera untuk hidup, tetapi mereka mengeksploitasi mekanisme tuan rumah untuk melengkapkan daya maju mereka. Jadi virus, lebih kurang, saya rasa kita suka menganggapnya sebagai hidup yang dipinjam. Dan mereka hanya bertahan jika mereka telah menghabiskan sedikit masa di dalam sel perumah.

Jadi kita akan lihat dengan virus, sesetengah virus menyasarkan manusia secara khusus. Virus lain mungkin menghabiskan sedikit masa dalam organisma yang berbeza, dan kemudian menyasarkan manusia, dan dibawa ke sekeliling di antara organisma yang berbeza. Tetapi perkara utama ialah virus hanya boleh mereplikasi sebaik sahaja ia berada di dalam sel hos kerana ia pada asasnya mengeksploitasi semua jentera sel hos untuk melakukannya.

Jadi virus tidak membuat banyak enzim mereka sendiri. Mereka tidak mempunyai bekalan asid amino sendiri atau semua enzim metabolik yang diperlukan untuk hidup, semua replikasi, transkripsi, jentera terjemahan. Mereka hanya meminjam jentera tuan rumah, tetapi kadangkala terdapat komponen individu yang virus itu akan bawa bersamanya untuk menampung perkara tertentu yang tidak disediakan oleh tuan rumah.

Tetapi genom virus adalah kecil. Mereka mungkin terdiri daripada lapan gen. Sebahagian daripadanya adalah banyak-- lebih besar, tetapi ia adalah genom yang sangat, sangat kecil. Mereka sangat, apa yang kita panggil, genom perit, jadi terdapat gen bertindih, jadi anda boleh mengekalkan genom kecil dengan mempunyai-- memampatkan saiz genom.

Dan kemudian terdapat virus yang lebih besar. Beberapa virus terbesar menghampiri saiz bakteria, seperti mimivirus, dan ia mungkin merupakan langkah perantaraan daripada virus kepada organisma yang lebih terperinci. Dan virus tersebut mempunyai lebih banyak jentera dalam konteksnya.

Orang-- jelas sekali, tiada rekod fosil untuk virus. Ia tidak seperti kita boleh pergi, anda tahu, pergi meneroka dan mencari rekod fosil. Tetapi di mana virus ini ditemui adalah dalam permafrost, jadi ia dibekukan. Mereka telah dibekukan di sana selama berabad-abad. Oleh itu, orang ramai menemui perkara yang sangat menakutkan di permafrost Siberia kerana virus itu dipelihara di sana. Dan beberapa virus gergasi ini sedang ditemui di lokasi tersebut.

Dan jika itu bukan subjek untuk buku sci-fi yang menarik, saya tidak tahu apa itu, kerana ada-- dan saya cenderung membaca perkara itu kerana perkara kegemaran saya ialah mencari kesilapan di dalamnya. Oleh itu, terdapat banyak perkara di luar sana.

Jadi izinkan saya hanya menunjukkan sedikit tentang-- anda tahu, ini adalah perkara lama yang membosankan "belajar genetik" sejak awal, tetapi apa yang saya ingin bawa anda kembali ialah saiz. Jadi kita tahu semua perkara ini. Kami telah mempelajarinya sehingga mati, hemoglobin, antibodi, dan ribosom. Tetapi apa yang saya benar-benar ingin nyatakan pada slaid ini ialah virus terkecil, seperti rhinovirus-- itulah selesema biasa-- atau virus hepatitis hampir tidak lebih besar daripada ribosom.

Jadi jelas sekali, virus tidak banyak, tetapi semua komponen virus telah berkembang untuk membolehkan mereka masuk secara senyap-senyap ke dalam sel hos, mengeksploitasi jentera sel hos, dan kemudian mereplikasi di dalam sel hos, dan kemudian keluar dari sel hos. dan bersedia untuk menjangkiti sel perumah yang lain.

Jadi saya mahu anda benar-benar melihat saiz ini. Jadi rhinovirus adalah serupa dengan ribosom, tetapi beberapa virus, yang akan kita bincangkan, virus influenza dan virus HIV adalah lebih besar sedikit, tetapi tiada satu pun daripada mereka bersaing sehingga saiz bakteria. Dan hanya untuk membawa anda ke mod itu, terdapat bakteria, dan ada mitokondria, dan ingat teori endosimbiotik, bakteria, saiz yang serupa dengan mitokondria, dan jauh lebih besar daripada mana-mana virus biasa.

Tetapi virus gergasi menghampiri beberapa saiz yang lebih besar ini. Mereka adalah permainan bola yang berbeza sama sekali. Dan kami tidak akan bercakap tentang mereka, selain daripada fakta bahawa mereka sangat keren, dan mereka berada dalam permafrost.

Baiklah, satu lagi perkara yang mengagumkan tentang virus, kerana ia kelihatan-- sesetengah daripadanya seperti ini. Phage, virus bakteria, ia kelihatan seperti benda, pendarat bulan, contohnya, atau jenis benda lain. Sebahagian daripada mereka adalah linear. Sebahagian daripada mereka adalah pelbagai jenis bentuk. Banyak virus adalah icosahedra. Kita akan bercakap tentang itu sebentar lagi.

Tetapi lembaran fakta tentang virus adalah pertama sekali saiznya.Dan saiz virus biasa, jika ada sesuatu yang tipikal, kembangkan dari diameter 20 hingga 400 nanometer. Jadi ingat, ribosom terletak betul-betul di hujung ini berkenaan dengan saiz, tetapi bakteria-- oh, kuning, saya tidak boleh membuat kuliah kuning di sini-- ingat, panjangnya 1 hingga 10 mikrometer, bergantung pada dimensi apa anda' mengukur semula, jadi jauh lebih kecil, skala nanometer, skala mikrometer untuk bakteria. Jadi itulah perkara pertama yang penting untuk diketahui. Mereka sangat kecil.

Perkara kritikal seterusnya ialah apa yang ada dalam virus? Apakah itu-- apakah darah dan keberanian virus? Dan ia sama ada DNA atau RNA, dan ia boleh menjadi untaian tunggal atau untaian dua. Jadi ia mempunyai bahan genetiknya. Bahan genetiknya biasanya didedikasikan untuk membuat lebih banyak salinan sendiri.

Jadi jika virus itu mempunyai kot, lapisan protein, virus itu perlu mempunyai gen untuk itu kerana hos tidak akan mempunyai kot untuk virus. Jadi virus itu perlu mempunyai perkara khusus tertentu yang melengkapkan dirinya sendiri yang tidak boleh dipinjam daripada sel hos.

Dan mereka boleh menjadi-- mari kita lihat-- mereka boleh menjadi apa yang dipanggil virus kapsid atau diselubungi. Virus kapsid hanya mempunyai lapisan protein. Virus yang diselubungi mempunyai membran yang mengelilinginya dengan protein yang tersekat ke dalamnya. Jadi virus yang diselubungi mempunyai membran luar yang disemat dengan protein.

Tetapi apa yang menarik tentang virus itu ialah ia tidak pernah membuat membrannya sendiri. Ia tidak membuat fosfolipidnya. Ia hanya, apabila ia muncul dari sel perumah, mencubit sekeping permukaan sel. Ia mencuri membran selular dengannya, kerana ia muncul dari sel. Dan anda akan melihat ini dalam video, betapa hebatnya, semua protein yang-- semua komponen gugusan virus berhampiran permukaan membran, dan kemudian anda mempunyai endositosis yang indah ini menggunakan membran perumah. Jadi virus tidak perlu membuat membran sendiri. Dan tidak semua virus diselubungi, hanya sebahagian daripadanya, dan anda akan melihat contoh masing-masing.

Jadi definisi sebenarnya ialah mereka adalah agen berjangkit yang kecil, yang mereka hanya mereplikasi di dalam sel hidup kerana mereka perlu mengeksploitasi banyak jentera sel hidup. Dan mereka boleh menjangkiti manusia, haiwan lain. Terdapat virus tumbuhan. Bakteria mempunyai virus. Jadi semua organisma hidup mempunyai virus yang menjangkiti mereka.

Tetapi virus biasanya disasarkan secara khusus kepada sel yang dijangkitinya. Dan, sebenarnya, anda akan melihat dengan HIV, ia bukan hanya virus yang menjangkiti perumah manusia. Ia menjangkiti secara khusus, dan itulah sebabnya ia sangat menakutkan, ini-- sebenarnya sel T. Itulah satu jenis sel dalam hos yang diikutinya. Jadi virus selalunya menyasarkan kepada organ tertentu dalam perumahnya, dan itulah sebabnya kita mengetahui beberapa virus. Dan anda akan melihat bahawa nama virus berkaitan dengan organ yang mungkin dijangkiti.

Jadi saya ingin menerangkan secara ringkas terma-terma tersebut. Kami bercakap tentang ini dengan semua penyakit berjangkit, bahawa ia mungkin endemik, wabak, dan wabak. Endemik ialah istilah yang kami gunakan, terdapat tahap agen berjangkit yang sangat rendah dalam populasi. Ia benar-benar di luar kawalan-- dalam kawalan. Terdapat beberapa kes, tetapi tiada pemindahan dari orang ke orang atau haiwan ke haiwan. Kami akan memanggil endemik itu, tahap virus yang sangat, sangat rendah yang tidak menyebabkan sebarang ancaman.

Sebaik sahaja virus atau agen berjangkit bakteria mula merebak di kalangan penduduk tempatan, kami akan memanggilnya sebagai wabak tempatan, jadi semua komuniti, semua negara, ditakrifkan secara geografi ke dalam ruang tertentu di mana terdapat penularan virus daripada orang ke orang atau haiwan ke orang dalam komuniti. Perlu ada hubungan langsung.

Tetapi kini, dengan perjalanan, banyak virus mencapai tahap pandemik, yang bermaksud di seluruh dunia. Jadi perjalanan kapal terbang benar-benar menyebabkan masalah besar kerana anda boleh dijangkiti virus di Afrika atau Asia. Seseorang menaiki kapal terbang dan berakhir di tempat lain, dan virus itu telah dipindahkan ke negara baharu.

Saya membuat kesilapan yang teruk membaca panas Kawasan di atas kapal terbang satu masa, iaitu mengenai virus Marburg, yang mana orang pada dasarnya hanya mula berdarah di tempat itu. Dan saya sedang membaca buku ini, dan ia menerangkan langkah seseorang yang menghidap Marburg dan hanya mengalami pendarahan di sebelah mereka di dalam pesawat. Dan saya seperti, adakah anda gila, membaca buku ini di atas kapal terbang? Kerana mereka menerangkan bagaimana Marburg baru sahaja dipindahkan dari negara asalnya ke New York City, atau sesuatu seperti itu.

Jadi, anda masih ingat apabila kami mempunyai kebimbangan Ebola. Terdapat kebimbangan sebenar bahawa Ebola akan melompat melalui perjalanan penerbangan, melalui orang yang datang di lapangan terbang, dan berakhir dengan wabak Ebola.

Apabila terdapat masalah sebenar dengan selesema burung di Asia, Singapura, itu sangat, sangat melindungi wilayahnya, mempunyai penderia yang akan-- anda akan pergi ke Singapura, dan anda akan menuruni dua eskalator besar ini. Dan mereka mempunyai penderia mengukur suhu orang dari jauh semasa mereka menuruni eskalator, dan mengangkut orang ke atas, dan semacam menyoal siasat mereka, di manakah anda pergi?-- untuk melihat sama ada mereka akan dibenarkan memasuki Singapura, kerana penerbangan itu bergerak. , orang ramai menaiki kapal terbang, menyebarkan virus yang sangat menular ke negara baharu adalah sangat-sangat realistik.

Isu penyebaran kepada situasi pandemik adalah sangat, sangat penting apabila seseorang memikirkan sejarah, kerana apabila orang Eropah menakluki Amerika, khususnya Amerika Selatan dan Amerika Tengah, mereka membawa bersama mereka banyak virus. Tetapi terdapat semacam penentangan semula jadi terhadap-- kerana pendedahan selama bertahun-tahun.

Tetapi komuniti ini tidak pernah melihat virus ini, jadi berjuta-juta orang mati kerana mereka tiba-tiba terdedah kepada virus manusia yang tidak pernah mereka lihat sebelum ini, melalui penularan dari negara yang tidak ada masalah dengan virus itu. Oleh itu, orang asli di Amerika, Australia, dan New Zealand mempunyai akibat yang mengerikan di sana.

Sesetengah daripada anda mungkin pernah mendengar tentang selesema Sepanyol, dan itu adalah menjelang akhir Perang Dunia I dan dianggap telah membunuh seramai 100 juta orang. Dan itu, sebenarnya, agak menarik. Ia dipanggil selesema Sepanyol, tetapi terdapat beberapa bukti bahawa ia mungkin berasal dari Amerika, dalam bot yang membawa tentera ke Eropah untuk membantu pada penghujung Perang Dunia Pertama. Dan terdapat buku yang sangat menarik tentang keseluruhan cerita itu, bahawa selesema Sepanyol mungkin tidak berasal dari Sepanyol. Dan itu adalah-- ia pasti bacaan yang berbaloi.

Jadi itu memberitahu anda banyak tentang statistik virus. Cuma saya ingin ketengahkan di sini, kita bercakap tentang HIV sebagai virus yang sangat serius. Ia muncul pada awal tahun 80-an hingga sekarang-- pada tahun 2011, terdapat 35 juta orang yang dijangkiti. Terdapat kira-kira 2 dan 1/2 juta kes baharu setahun.

Tetapi apa yang menarik tentang HIV-- terdapat satu peringkat sebelum antiviral yang benar-benar baik tersedia bahawa, jika ibu mempunyai HIV, bayi akan mendapat HIV. Tetapi sekarang, jika ada rawatan kepada ibu, dan bayi dilahirkan, selalunya melalui pembedahan Caesarean, bayi itu boleh terlepas daripada dijangkiti virus kerana antivirus baharu.

Jadi itu sangat penting, bahawa-- pada asalnya, terdapat banyak kes bayi baru lahir yang hanya mendapat HIV semasa kelahiran. Tetapi sekarang itu boleh jadi-- ada pelarian daripada itu, yang benar-benar hebat. Beban virus boleh diturunkan dengan sangat rendah dengan antivirus biasa terhadap HIV, dan generasi akan datang tidak mempunyai ayat itu.

Jadi saya nyatakan kepada anda bahawa banyak virus pada asasnya dinamakan sempena organ yang mereka kena. Jadi saya baru sahaja mendapat seorang manusia di sini dengan banyak virus berbeza yang melanda tempat yang berbeza, dan saya hanya ingin menunjukkan beberapa perkara. Virus mungkin menjadi sasaran vaksinasi zaman kanak-kanak pada masa kini, dan ramai di antara anda-- saya harap anda semua-- telah mendapat vaksin kepada kebanyakan virus biasa ini.

Terdapat kebimbangan sekarang dengan komuniti yang memutuskan untuk tidak memberi vaksin kepada kanak-kanak. Itulah masalah sosial yang besar yang mungkin, pada mulanya, orang ramai boleh terlepas daripadanya kerana terdapat vaksinasi komuniti. Anda berada dalam komuniti di mana ramai orang mempunyai ketahanan atau sejenis imuniti terhadap virus. Tetapi apabila masyarakat semakin kurang diberi vaksin, daripada generasi kemudian akan mula mendapat penyakit ini dengan serius.

Dan itu sebenarnya berlaku di bahagian dunia di mana terdapat-- dahulu tiada polio, dan kini polio muncul kerana imuniti masyarakat telah-- semakin pudar. Jadi kami berharap orang ramai mendapat vaksin. Itu yang pasti. Vaksinasi berfungsi.

Beberapa vaksinasi-- beberapa virus telah hampir dihapuskan. Cacar dan polio adalah dua daripada contoh poster sebenar vaksinasi kanak-kanak yang berkesan dan berkesan dengan baik. Tetapi kini, terdapat masalah dengan kegagalan untuk memberi vaksin di bahagian tertentu di dunia. Jadi itu satu kebimbangan.

Dan kemudian, satu lagi perkara yang menarik ialah beberapa virus-- op, op, kembali. Maaf. Balik, balik, balik, balik. Jangan sekarang-- itu semua rahsia. Anda belum dapat melihatnya lagi. Sesetengah virus membawa kepada kanser, jadi virus papilloma manusia, di mana terdapat vaksin, orang yang mempunyai HIV-- beberapa jenis hepatitis dan Epstein-Barr semuanya dikaitkan dengan kes kanser kemudiannya. Itu penting untuk diketahui.

Selalunya kanser dinamakan oleh organ yang melekat padanya, jadi walaupun ketiga-- lima hepatitis semuanya menyerang hati, mereka tidak berkaitan. Ia hanya lima virus yang pergi ke hati. Jadi jika anda telah menjalani vaksinasi terhadap Hep A, Ia tidak melindungi anda daripada Hep B atau C melalui perhubungan. Mereka sangat, sangat berbeza, jadi anda perlu mempunyai vaksinasi yang berbeza.

Jadi ini hanya memberi anda pandangan yang baik tentang virus manusia, apakah nama mereka, organ apa yang boleh mereka serang, jenis perkara yang mungkin dikaitkan dengannya. Tetapi masalahnya ialah, tatanama ini tidak membawa anda ke mana-mana ke arah memahami mekanisme virus. Jadi apa yang akan kita fokuskan ialah sistem yang lebih baik untuk menerangkan virus berdasarkan sama ada ia mempunyai DNA atau RNA dalam genom yang mereka import ke dalam sel perumah, dan sama ada DNA atau RNA itu adalah untai tunggal atau untai dua, kerana itu benar-benar memberitahu kita lebih banyak tentang virus dan mungkin langkah-langkah yang boleh dihalang untuk mencegah jangkitan virus.

Tetapi pertama sekali, hanya beberapa gambar-- berikut adalah beberapa-- jadi virus boleh berbentuk batang. Mereka boleh kelihatan seperti-- mereka boleh menjadi icosahedra. Mereka hanya boleh mempunyai kapsid. Jadi saya nyatakan mereka mungkin hanya mempunyai lapisan protein, set protein berulang yang dibungkus ke dalam struktur yang cantik, biasanya icosahedron, dan saya akan menunjukkan kepada anda sebabnya.

Atau ia mungkin virus yang diselubungi, seperti, influenza mempunyai permukaan membran di sekeliling tempat DNA dibungkus. Semua ini mempunyai asid nukleik yang dibungkus di dalamnya, DNA atau RNA, untai tunggal atau berganda. Dan dalam kes virus yang diselubungi, membran itu-- ia adalah membran biasa. Ia sama seperti membran anda. Sebenarnya, ia adalah membran anda-- akan mempunyai protein bertitik di dalamnya yang sebenarnya-- berfungsi sebagai pengiktirafan kepada sel perumah. Mereka akan menangkap sel perumah dan menjadi sumber jangkitan ke dalam sel perumah.

Dan ini adalah virus bakteria, dan seperti yang saya katakan, saya suka cara mereka-- maksud saya, mereka benar-benar kelihatan seperti ini. Anda tahu, kartun itu benar-benar kartun rupa benda itu, dan ia agak menakjubkan. Dan mereka semacam-- mereka menyimpan asid nukleik mereka di kepala di sini. Mereka mendarat di atas kaki mereka, dan mereka menembak bahan asid nukleik ke dalam sel perumah. Jadi itu sangat menarik. Sudah tentu, perkara ini adalah-- OK.

Jadi mengapa banyak virus yang merupakan virus kapsid icosahedra? Jadi ia akhirnya menjadi masalah geometri. Jadi bagaimana anda boleh membuat kot yang sempurna di sekeliling sesuatu dengan sangat, sangat sedikit blok bangunan pelbagai jenis? Seperti, jika setiap blok bangunan dalam kot itu berbeza, virus itu mesti mempunyai gen untuk kesemuanya.

Apa yang boleh dilakukan oleh virus ialah mereka boleh mempunyai gen untuk, seperti, tiga keping modul virus. Jadi saya akan menunjukkan kepada anda bagaimana virus kapsid ini terhimpun. Jadi di sini, berkod warna, ialah virus icosahedral, di mana saya telah mengekodkan dalam merah, hijau dan biru, komponen segi tiga-- ini sangat keren-- iaitu satu jenis panel pada virus icosahedral yang datang bersama-sama sebagai segi tiga melalui interaksi bukan kovalen antara tiga protein.

Anda lihat panel itu di sana. Perkara yang boleh anda lakukan ialah melihat bagaimana panel itu akan dimuatkan ke dalam pentagon dengan segi tiga tambahan yang melekat padanya, dan anda boleh memasukkan segi tiga itu ke dalam pentagon dan juga ke dalam bahagian tambahan. Dan kemudian anda boleh mula membayangkan bagaimana anda boleh membina icosahedron daripada kepingan tersebut kerana ia mewakili setiap wajah tersebut dalam virus.

Jadi anda boleh pergi dari ini, iaitu satu set blok binaan yang baru saya tunjukkan kepada anda-- kemudian anda boleh memasangnya seperti ini. Dan salah satu daripada ini akan menjadi bahagian icosahedron ini, dan kemudian anda hanya mempunyai sekumpulan salinannya. Dan anda boleh melihat bagaimana anda akan memasangnya.

Dan tahun lalu, saya memutuskan untuk menghias pokok Krismas saya dengan icosahedra. Jadi saya melalui perkara geometri ini, dan percayalah, ia berfungsi dengan baik. Anda boleh menyusun ikosahedron dan membina ikosahedron. Anda boleh menyemburkannya dengan emas dan meletakkannya pada pokok Krismas anda. Ia semacam fanatik, tetapi ia benar-benar sangat disyorkan.

Baiklah, jadi mari kita beralih kepada sesuatu yang lebih serius daripada pokok Krismas dan perkara lain. Baiklah, jadi saya memberitahu anda bahawa klasifikasi virus mengikut organ apa yang mereka serang atau siapa yang menemuinya atau apa-apa sahaja-- adalah sesuatu yang aneh yang tidak begitu berguna kepada bukan pakar perubatan kerana anda tidak boleh segera mengetahui, oh, ini ialah cara virus masuk ke dalam sel perumah. Beginilah cara virus menggunakan bahan genetiknya untuk membuat virus baharu.

Jadi apa yang dibangunkan oleh Baltimore-- David Baltimore dulu-- ia agak menarik. David Baltimore, seorang yang sangat terkenal dan pemenang Nobel, pernah berada di MIT semasa saya di Caltech, dan kami bergerak ke arah yang bertentangan. Saya tidak pasti ia adalah perdagangan yang hebat untuk MIT, tetapi ia adalah perdagangan yang hebat untuk Caltech. Jadi saya berakhir dengan makmal David Baltimore di Bangunan 68 kerana kami melakukan pertukaran itu pada tahun 1999 atau sesuatu seperti itu. Jadi saya fikir ia agak menarik.

Bagaimanapun, jadi apa yang Baltimore putuskan ialah-- adalah lebih baik untuk mengklasifikasikan virus mengikut jenis bahan genetik, seperti, adakah ia DNA atau RNA? Adakah DNA atau RNA itu untai tunggal atau untai dua? Kerana, bergantung pada bahan genetik dalam virus itu, sebaik sahaja ia dipunggah ke dalam sel perumah, langkah-langkah tertentu perlu berlaku agar virus dapat mereplikasi bahan genetik itu, untuk menukarnya akhirnya menjadi protein yang diperlukannya. , dan kemudian untuk membungkus bahan genetik virus baharu ke dalam kapsid virus supaya ia kemudiannya boleh keluar dari sel dan menjangkiti sel lain.

Jadi klasifikasi pada dasarnya berjalan seperti ini. Oleh itu, jika anda memikirkannya, apakah matlamat utama dalam sel yang dijangkiti adalah untuk membawa virus ke tahap di mana virus itu mempunyai RNA pembawa mesej. Ia mempunyai RNA yang boleh dibaca oleh ribosom tuan rumah dan menukarnya menjadi protein. Oleh itu, matlamat keseluruhan virus, jika kita memberikannya semacam hati nurani, akan kita katakan, adalah untuk menjadikan bahan virusnya menjadi RNA messenger.

Kini, virus itu tidak termasuk RNA messenger. Itu sahaja yang dibuat secara sementara, tetapi virus itu mungkin mempunyai DNA untai tunggal. Ia mungkin mempunyai RNA rasa tambah. Ia mungkin mempunyai RNA deria negatif. Ia mungkin mempunyai DNA untai dua, atau mungkin mempunyai RNA untai dua. Dan bergantung pada bahan genetik itu, ialah klasifikasi virus Baltimore. Jadi bergantung pada apa yang ada di dalam virus, maka mereka boleh diklasifikasikan.

Dan perkara yang akan kita lalui hari ini dan pada hari Jumaat ialah contoh virus kelas I, kelas V dan kelas VI, jadi kita boleh melihat bagaimana bahan genetik itu akhirnya menjadi virus baharu-- virus baharu dalam sel hos, atau sekurang-kurangnya komponennya sedia untuk dikeluarkan daripada virus.

Dan ada satu perkara penting yang saya mahu juga menangani-- oops-- tunas atau litik. Baiklah, terdapat dua cara virus melarikan diri dari sel hosnya. Mereka mungkin bertunas. Jadi di sini anda mempunyai sel hos. Komponen virus semua berkumpul berhampiran permukaan membran dari dalam, dan kemudian sel perumah tunas. Komponen virus pergi bersamanya, dan tunasnya terbelah.

Jadi sel perumah mempunyai nukleusnya. Ia masih utuh. HIV adalah sejenis virus. HIV tidak membunuh perumahnya. Itulah tanda terbaik parasit. Ia mahu hos bertahan, jadi ia hanya berputik.

Jenis virus lain adalah litik, dan, pada asasnya, sel hanya pecah terbuka dan membuang virus. Jadi mereka berada dalam dua kategori. Sesetengah daripada mereka sedang bertunas, walaupun virus yang diselubungi itu perlu bertunas kerana mereka akan membawa bersamanya membran sel perumah. Baiklah? Jadi itu satu lagi perbezaan penting.

Jadi apa yang kita dapat di sini? Jadi akhirnya, matlamatnya adalah untuk dapat membuat mRNA untaian tambah untuk sintesis protein. Jadi kita benar-benar perlu mempunyai rasa RNA yang sesuai yang akan menentukan sintesis protein. Oleh itu mari kita lihat pada salah satu versi mudah, virus DNA rantai dua.

Dan ini diwakili oleh virus cacar. Jadi semua orang pernah mendengar tentang itu, dan herpes simplex. Dan ini adalah kedua-dua virus yang diselubungi, jadi itu bermakna mereka mempunyai cangkang membran. Oleh itu, saya hanya akan membimbing anda melalui langkah-langkah pergi dari DNA rantai dua untuk membuat virus baharu.

Jadi inilah virusnya. Ia mempunyai kapsid, serta sampul membran. Dan terdapat pengiktirafan antara virus dan sel hos. Dan kita akan bercakap secara khusus tentang pengiktirafan itu apabila kita bercakap tentang HIV, kerana itu dikategorikan dengan sangat baik.

Sebaik sahaja virus itu masuk ke dalam sel perumah, ia akan menumpahkan semua kot dan membuang DNA rantai dua, DNA virus, ke dalam sel perumah. Dan kemudian DNA itu boleh-- dalam nukleus, boleh mereplikasi menjadi lebih banyak salinan DNA virus, atau ia boleh ditranskripsikan kepada RNA messenger, yang kemudiannya merupakan lapisan untuk semua protein kapsid yang diperlukan oleh virus.

Dan kemudian ini mula berkumpul sendiri dalam sel perumah di mana protein kapsid membungkus bahan genetik virus. Mereka terkumpul berhampiran permukaan sel, dan kemudian mereka tunas keluar dari sel. Jadi begitulah cara anda pergi dari DNA mudah.

Jadi proses ini sepenuhnya berdasarkan enzim manusia yang melakukan proses tersebut. Replikasi, kita perlu meniru DNA. Kita perlu melakukannya dalam nukleus. Transkripsi, kita perlu menghantar sebahagian daripada DNA daripada nukleus ke sitoplasma dan membuat-- kita perlu membuat salinan RNA utusan dan menghantarnya ke nukleus.

Dan kemudian kita akan menggunakan ribosom perumah, asid amino perumah, bahan binaan dalam segala-galanya, untuk membuat protein baru yang bukan protein sel perumah. Ia adalah protein kapsid. Jelas sekali, sel manusia tidak akan membuat protein kapsid. Jadi itulah perkara utama yang perlu dikodkan oleh virus. Ia perlu mempunyai DNA untuk membuatnya.

Supaya semuanya kelihatan agak mudah, dan langkah-langkahnya masuk akal. Inilah sebabnya kami melindungi virus ini terlebih dahulu kerana ia benar-- ia adalah jenis yang paling telus untuk difahami, jadi peringkat sementara ini semacam jentera peminjam. Dan seperti yang saya nyatakan di sini, virus boleh keluar dari sel hos. ya.

PENONTON: Jadi apa yang dimaksudkan ialah-- seseorang yang tidak membunuh sel perumah, bagaimana ia, seperti, pada badan, atau sel yang mereka--

BARBARA IMPERIALI: Mereka mula menjadi terlalu banyak beban kepada badan, jadi mereka hanya-- anda tahu, jika mereka berada di dalam sel dan mengeksploitasi sumber sel, mereka pada asasnya-- mereka merosakkannya, tetapi mereka tidak memusnahkannya serta-merta setiap kitaran hayat. Mereka hanya menggunakan sumber untuk meniru, dan kemudian pergi-- dapatkan penyebaran ke sel lain, dan sel lain, di mana mereka akan terus menggunakan sumber. Jadi ia benar-benar hanya kelebihan sistem. Ia adalah satu perkara yang sangat baik.

Tetapi mereka boleh bertahan lama, dan dengan HIV, anda akan melihat perkara licik yang mereka lakukan adalah kerana mereka meletakkan genom mereka ke dalam genom perumah. Dan itu agak menakutkan. Saya selalu bertanya soalan ini, tetapi ia agak mengarut. Anda tahu, apa itu kehidupan? Virus masih hidup. Nah, mereka seperti hidup, tetapi mereka tidak benar-benar hidup melainkan mereka mempunyai tempat tinggal. Tetapi bukankah kita semua begitu? Jadi itu sangat berfalsafah. Jadi kita akan teruskan ke sini.

Jadi apabila anda memikirkan virus, ini adalah dogma pusat asal, semua bahagian dogma pusat yang bergerak. Dan perhatikan-- supaya apabila anda memikirkan virus, apakah ganda-- apakah yang diperlukan oleh DNA untai dua daripada perumah? Ia mempunyai semua perkara ini. Ia mempunyai-- hos mempunyai polimerase. Ia mempunyai polimerase RNA yang bergantung kepada DNA. Ia mempunyai semua jentera ribosom. Jadi satu-satunya perkara yang diperlukan oleh virus ialah gen untuk protein kapsidnya. Jadi anda boleh mengupas daripada keseluruhan kitaran hayat itu satu perkara unik tentang virus itu. Jadi itu DNA rantai dua.

Sekarang mari kita beralih kepada jenis V yang berbeza, iaitu virus RNA terkandas negatif. Dan ini agak penting kerana ini membentuk asas untuk-- biarkan saya pergi ke penyakit. Ini ialah virus influenza, dan saya akan menyebut beberapa perkara yang sangat penting berbanding virus influenza.

Jadi virus influenza ialah apa yang dikenali sebagai virus bersegmen. Dan maksudnya ialah genomnya-- dalam kes ini, ia adalah RNA terkandas negatif-- berkeping-keping. Banyak virus lain hanya mempunyai satu helai genom, satu helai asid nukleik. Jadi ia hanya satu bahagian, di mana bahagian asid nukleik itu kod untuk protein yang berbeza, dan ia selalunya kod untuk poliprotein pada mulanya yang terurai. Dan kita akan melihat virus dengan satu helai apabila kita melihat HIV.

Tetapi virus influenza mempunyai genom bersegmen. Dan itu sangat relevan untuk gaya hidupnya kerana kita akan melihat sebentar lagi bagaimana virus influenza boleh menyebabkan lebih banyak kerosakan daripada yang kita jangkakan kerana penggabungan semula salinan berlainan virus tersegmen melalui perbezaan.

Tetapi pertama sekali mari kita lihat kitaran hayat virus ini, dan kemudian kita akan meneruskan untuk menangani isu segmentasi. Jadi inilah virus bersampul biasa dengan kapsid. Di dalamnya, terdapat RNA terkandas negatif yang masuk ke dalam sel perumah, dan anda membuat-- dan anda membuang ke dalam sel perumah RNA genomik virus. Itu boleh ditiru. RNA untai tolak akan disalin ke RNA untai tambah, yang menjadi penghantar untuk sintesis protein dalam sel.

Jadi anda telah masuk dengan helai tolak. Anda telah membuat helai tambah, iaitu penghantar, dan yang mengekod semua protein yang diperlukan untuk virus baharu. Dan beberapa protein tersebut mungkin mempunyai urutan isyarat. Ia boleh dihantar ke permukaan sel, dan ia boleh ditanam di dalam membran sel luar sel perumah.

Dan apa yang anda lihat di sini ialah salinan protein tersebut sebenarnya di permukaan sel. Jadi apa yang berlaku dengan virus ini adalah, sebaik sahaja semua bahagian yang bergerak dibuat, ia berkumpul di permukaan sel, dibungkus, dan kemudian keluar dari sel.

Jadi ingat semua peraturan yang anda pelajari tentang tempat protein berakhir di dalam sel semuanya masih baik kerana protein kapsid perlu sampai ke membran sel, jadi ia diterjemahkan dengan urutan isyarat. Mereka berkumpul-- Saya tidak tahu bagaimana perhimpunan diri ini berlaku, tetapi ia adalah satu proses yang menarik, sehingga akhirnya anda mengeluarkan virion utuh dari sel hos.

Tetapi perkara utama yang perlu dimiliki oleh virus adalah sesuatu yang akan menyalin RNA terkandas negatif kepada RNA terkandas tambah, yang akan menjadi utusan. Jadi virus itu juga perlu mengekodkan protein tertentu yang unik untuk gaya hidupnya. Jadi ia mempunyai polimerase RNA yang bergantung kepada RA.

Kami tidak menggunakan polimerase RNA yang bergantung kepada RNA, tetapi virus memerlukannya untuk membawa RNA untai negatifnya kepada RNA untai tambah, yang akan menjadi penghantar. Jadi adakah itu masuk akal? Jadi jelas sekali, itu adalah bahagian bergerak yang perlu disediakan kepada hos.

Sekarang, apakah ini tentang virus tersegmen yang agak penting? Oh, dan saya hanya ingin menekankan di sini, apa yang mentakrifkan destinasi protein ini, sama ada protein kapsid atau protein yang akan dibungkus dalam virus, pada dasarnya adalah peraturan yang sama yang digunakan seperti yang kita bincangkan semasa kita bercakap tentang pemerdagangan protein.

Oleh itu, setiap tahun, terdapat panik keseluruhan. Adakah anda mendapat suntikan selesema anda? Adakah ia akan berfungsi tahun ini? Ya Tuhan, berjuta-juta orang akan jatuh sakit. Pergi dapatkan suntikan selesema anda. Ia adalah tetravalen, ia adalah trivalen, dan sebagainya. Jadi apa yang kami cuba lakukan setiap tahun ialah meramalkan rupa virus itu.

Jadi kita perlu-- ada sekumpulan orang, yang kadang-kadang salah faham, yang meramalkan variasi dalam gen ini. Dan mereka melihat musim sejuk di Hemisfera Selatan, kerana itu mendahului kita, dan cuba meneka apa yang akan berlaku pada musim sejuk di Hemisfera Utara. Dan kita boleh mencuba dan menyusun pakej vaksinasi.

Tetapi masalah dengan virus influenza virus ialah bukan sahaja hanyut, seperti mutasi, mutasi kecil berlaku sedikit demi sedikit, tetapi mungkin terdapat penggabungan semula gen, kerana ia dibahagikan kepada zarah virus yang sama sekali baru. yang mempunyai sifat yang berbeza.

Jadi virus tidak hanya hanyut dalam urutan genomiknya. Mereka boleh mengalami pergeseran dramatik dalam urutan mereka yang berlaku-- woops-- melalui gabungan virus yang datang-- yang telah menjangkiti haiwan yang berbeza. Jadi beberapa strain biasa, apabila kita bercakap tentang strain tertentu yang telah sangat, sangat menyusahkan manusia, mungkin terhasil daripada gabungan sedemikian.

Jadi ini akan menjadi selesema babi Eurasia, selesema babi klasik, selesema manusia, selesema burung. Jika, dalam komuniti tertentu di mana orang sering tinggal bersama ternakan mereka, sel dijangkiti virus, virus manusia dan virus babi, mereka boleh bercampur dan memadankan bersama-sama. Dan anda boleh membuat komposisi virus yang sama sekali berbeza, di mana anda mendapat satu maklumat genetik daripada selesema babi dan tujuh lagi daripada selesema manusia.

Dan apa yang boleh bermakna secara tiba-tiba adalah bahawa-- pertama sekali, vaksin tidak berfungsi sama sekali, tetapi ia mungkin mempunyai sifat yang sangat, sangat berbeza untuk infektiviti. Protein yang dinyatakan yang boleh menyebabkan serangan pertama virus pada sel anda di bahagian atas paru-paru mungkin sangat berbeza dengan jenisnya-- dengan protein yang datang daripada selesema babi dan mungkin memberi anda jangkitan paru-paru yang lebih serius kerana mereka boleh masuk lebih dalam ke dalam paru-paru.

Jadi ia boleh menjadi perubahan yang sangat kecil dengan menarik enzim, sekeping gen, daripada organisma yang sama sekali berbeza dan memadankannya dengan seluruh gen daripada virus manusia yang membuat perubahan dramatik dalam jangkitan virus yang menyebabkan jenis ini secara tiba-tiba. anjakan tektonik di mana kita benar-benar perlu menangani virus.

Terdapat dua istilah di sini. Terdapat H dan N. Ini adalah hemagglutinin dan neuraminidase. Ia adalah dua protein yang terdapat dalam kot virus, jadi anda akan sering mendengar virus yang dirujuk sebagai H1N1, H3N3, dan ia hanyalah varian protein tersebut yang terdapat dalam virus. Lihat istilah kecil ini di sini-- itulah maksudnya, jenis hemagglutinin, jenis neuraminidase, yang terdapat pada permukaan virus.

Jadi saya telah selesai untuk hari ini, dan kelas seterusnya adalah secara eksklusif mengenai virus AIDS-HIV, di mana kita akan pergi ke kitaran hayat itu dan juga bercakap tentang penentangan terhadap agen terapeutik dan terapi gabungan.


Bagaimana sel 'membaca' bahan tiruan yang dilambungkan ke dalam resipi genetik

Kredit: CC0 Public Domain

Jika genom adalah resipi kehidupan, pasangan asas ialah bahan individu yang disenaraikan. Struktur kimia ini membentuk DNA, dan setiap organisma hidup di Bumi hanya mempunyai empat. Susunan khusus bagi empat pasangan asas ini—A, T, C, G—menjadikan kita siapa dan siapa kita.

Oleh itu, ia adalah satu kejutan besar apabila saintis Scripps Research mendedahkan pada 2014 bahawa mereka boleh memperkenalkan dua pasangan asas baru yang tidak semula jadi (mereka memanggil mereka X dan Y untuk pendek) ke dalam kod genetik bakteria hidup di makmal. Ia seperti dua bahan yang tidak pernah dilihat sebelum ini dimasukkan ke dalam resipi, secara hipotesis mengembangkan pelbagai hidangan yang boleh disediakan oleh sel.

Penyelidik segera melihat potensi aplikasi: Dengan lebih kawalan dan pemilihan, mereka mungkin boleh menggunakan sel sebagai dapur kecil untuk memasak ubat dan vaksin baharu. Tetapi hanya kerana terdapat lebih banyak huruf dalam resipi genetik tidak bermakna sel boleh membacanya, atau tahu apa yang perlu dilakukan dengannya—atau mana-mana daripadanya berfungsi dalam sel organisma yang lebih rumit daripada bakteria.

Dalam kajian yang diterbitkan pada 17 Jun 2021 dalam Biologi Kimia Alam, pasukan yang diketuai oleh penyelidik di Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences di University of California San Diego membantu menangani halangan ini.

Pasukan itu mendedahkan bahawa jentera sel yis dengan lancar "membaca" bahan-bahan X dan Y yang tidak semula jadi, seperti A, C, T dan G, dan menterjemahkannya kepada RNA, yang akhirnya boleh diterjemahkan kepada protein, asas untuk hampir setiap bahagian sel. Tidak seperti bakteria, yis adalah eukariota, sebahagian daripada kelas kehidupan multisel yang sama seperti haiwan, tumbuhan dan kulat. (Nota tentang keselamatan: Sel sintetik ini tidak dapat bertahan tanpa makanan cecair khas yang disediakan di makmal.)

"Sekarang kita dapat melihat dengan tepat bagaimana mesin sel eukariotik berinteraksi dengan pasangan asas yang tidak semulajadi, tetapi ia tidak sempurna, terdapat ruang untuk meningkatkan dari segi selektiviti dan kecekapan," kata pengarang kanan Dong Wang, Ph.D., profesor di Sekolah Skaggs farmasi. "Adalah menjadi harapan kami bahawa penemuan ini akan memberi impak yang mendalam dalam bidang ini dengan membolehkan reka bentuk pasangan asas tidak semula jadi generasi akan datang yang lebih berkesan."

Makmal Wang telah lama mengkaji RNA polymerase II, enzim penting yang terdapat dalam setiap sel kulat, tumbuhan dan haiwan. RNA Pol II membaca resipi DNA dan membantu menukar kod genetik kepada RNA messenger. (MRNA itu kemudiannya membawa resipi genetik itu keluar dari nukleus dan ke dalam sitoplasma, di mana ia diterjemahkan dan digunakan untuk memasang protein seperti yang diarahkan.) Pada masa lalu, pasukan itu telah mengkaji struktur RNA Pol II dan bagaimana ia bertindak balas kepada genetik biasa cegukan resipi seperti kerosakan DNA yang disebabkan oleh radiasi.

Dalam kajian terbaharu mereka, pasukan Wang mendedahkan buat pertama kalinya langkah demi langkah rupanya, dari segi struktur, apabila RNA eukariotik Pol II mengambil dan menggabungkan pasangan asas yang tidak semulajadi semasa ia menyalin sekeping DNA. Dengan berbuat demikian, mereka mendapati, sebagai contoh, bahawa RNA Pol II adalah selektif-ia boleh mengikat X atau Y pada satu helai genom DNA rantai dua, tetapi bukan yang lain.

"Apa yang kita ada sekarang ialah pandangan unik tentang apa yang patut dan apa yang tidak diiktiraf dengan baik oleh RNA Pol II," kata Wang, yang juga profesor di Sekolah Perubatan UC San Diego dan Jabatan Kimia dan Biokimia. "Pengetahuan ini penting bagi kami untuk mereka bentuk pasangan asas baru yang tidak semula jadi yang boleh digunakan oleh polimerase RNA hos."


Permulaan yang mengejutkan untuk RNA

Molekul organik yang dipanggil koenzim adalah pusat kepada metabolisme, tetapi juga didapati bertindak sebagai komponen RNA dalam bakteria. Satu kajian mendedahkan bagaimana koenzim digabungkan ke dalam RNA. Lihat Surat hlm.444

Ketiadaan struktur penutup molekul pada permulaan molekul RNA messenger telah lama dianggap sebagai ciri bakteria 1 . Walau bagaimanapun, dalam dekad 2,3 yang lalu, pengubahsuaian kimia telah ditemui dalam RNA bakteria yang secara strukturnya menyerupai topi yang terdapat dalam mRNA daripada eukariota (organisma yang selnya mengandungi nukleus). Blok binaan yang diubah suai ini ialah koenzim, yang terkenal kepada ahli biokimia kerana peranan mereka sebagai pembantu dalam tindak balas metabolik yang dimangkin oleh enzim. Pada halaman 444, Bird et al. 4 melaporkan bahawa mekanisme penutupan bakteria pada asasnya berbeza daripada eukariota. Penulis kemudian melanjutkan kajian mereka untuk membongkar mengapa beberapa jujukan RNA membawa topi ini, manakala yang lain tidak.

RNA secara amnya hanya terdiri daripada empat blok binaan - molekul nukleosida adenosin, sitidin, guanosin dan uridin - dikaitkan dengan kumpulan fosfat. Walau bagaimanapun, banyak pengubahsuaian kimia khusus tapak menghiasi molekul RNA, menyokong pelbagai fungsi pengekodan, struktur dan pemangkin 5 . Penutup pada hujung 5' mRNA ialah salah satu pengubahsuaian eukariotik yang paling menonjol, mempengaruhi proses yang pelbagai seperti penyambungan RNA, pengangkutan intraselular dan biosintesis protein 1 . Lampiran penutup ini berlaku selari dengan transkripsi RNA, berkat usaha gabungan enzim yang berbeza 6 (Rajah 1a).

a, Semasa transkripsi eukariotik, enzim RNA polimerase (RNAP) mula mensintesis RNA daripada DNA serta-merta di hilir urutan promoter DNA, pada kedudukan +1. RNAP menghubungkan nukleosida - adenosin (A), cytidine (C), guanosin (G) dan uridin (U), dengan U digabungkan sebagai pengganti timidin nukleosida DNA (T) - yang mempunyai tiga kumpulan fosfat. Enzim mengeluarkan dua fosfat apabila setiap molekul ditambahkan pada rantai. Selepas RNA mencapai panjang tertentu, enzim lain (tidak ditunjukkan) menutup hujung 5′: kumpulan fosfat dikeluarkan, guanosin monofosfat ditambah dan kumpulan metil ditambahkan padanya. b, Sebaliknya, Burung et al. 4 melaporkan bahawa RNA bakteria dihadkan semasa permulaan transkripsi. Molekul koenzim (di sini, NAD + ) yang mengandungi substruktur adenosin bersaing dengan adenosin trifosfat untuk kedudukan +1 dan oleh itu secara langsung digabungkan pada hujung 5′ RNA oleh RNAP. Nukleosida yang terdapat pada kedudukan DNA −1 menentukan kecekapan penggabungan koenzim.

Pertama, enzim RNA polimerase (RNAP) mengikat pada urutan tertentu yang dipanggil promoter dalam DNA, dan memulakan sintesis RNA serta-merta di hilir ini, di tapak permulaan transkripsi (ditandakan sebagai kedudukan +1). RNAP memasang rantai RNA pelengkap kepada helai templat DNA dengan menghubungkan nukleosida yang mempunyai tiga kumpulan fosfat yang melekat (nukleosida trifosfat NTP), setiap kaitan menyebabkan pembebasan serentak dua kumpulan fosfat. RNA membawa kumpulan trifosfat pada hujung 5′ terkemukanya, berpunca daripada NTP yang digabungkan pada kedudukan +1. Setelah rantaian RNA yang semakin meningkat mencapai panjang tertentu, struktur penutup ditambahkan pada tujuan ini: enzim mula-mula memotong kumpulan monofosfat, kemudian menambah molekul guanosin monofosfat, dan akhirnya menambah kumpulan metil pada guanosin, dengan itu menghasilkan struktur penutup yang matang .

Bakteria tidak mempunyai jentera penutup ini, jadi buku teks mengatakan bahawa transkrip mereka membawa 5′ trifosfat. Tetapi spektrometri jisim menunjukkan 3,7 bahawa ini tidak sepenuhnya tepat. Analisis RNA bakteria yang dicincang menunjukkan konstituen yang tidak dijangka yang, disebabkan oleh strukturnya, boleh tinggal hanya pada hujung 5' RNA. Konstituen ini adalah dua kenalan lama, nicotinamide adenine dinucleotide (NAD + ) dan 3'-dephospho-coenzyme A (dpCoA), koenzim pusat dalam fisiologi bakteria.

Pada tahun 2015, gabungan protokol pengayaan khusus NAD + dan analisis jujukan pemprosesan tinggi mendedahkan 2 set RNA kecil pengawalseliaan bakteria untuk mempunyai lampiran NAD + seperti topi yang melindunginya daripada degradasi dan pengubahsuaian. Enzim yang dipanggil NudC boleh mengeluarkan topi 2,8, tetapi tidak jelas bagaimana NAD + masuk ke dalam helai RNA ini pada mulanya.

Urutan semua molekul NAD + –RNA yang dilaporkan bermula dengan adenosin 2, dan NAD + dan dpCoA mengandungi substruktur adenosin. Akibatnya, Bird et al. membuat hipotesis bahawa koenzim bersaing dengan NTP biasa, adenosin trifosfat, dalam langkah permulaan transkripsi, oleh itu menjadi digabungkan ke dalam rantai RNA pada kedudukan +1 4 (Rajah 1b). Ujian transkripsi bebas sel pengarang mengesahkan bahawa RNAP bakteria boleh menggabungkan NAD + dengan cekap, bentuk terkurang NADH, dan dpCoA ke dalam transkrip RNA panjang penuh. Walau bagaimanapun, penggabungan adalah cekap hanya jika jujukan promoter DNA yang sepadan adalah sama dengan yang terdapat dalam bakteria. Escherichia coli yang ditranskripsikan kepada NAD + -tertutup RNA tinggi 2 .

Penyiasatan sistematik mendedahkan bahawa nukleosida promoter serta-merta di hulu +1 (nukleosida dalam kedudukan -1) adalah penentu utama penggabungan koenzim, dengan kehadiran adenosin pada -1 memberikan tahap penggabungan yang lebih tinggi daripada sitidin. Dalam eksperimen penting, penulis menganalisis keupayaan pelbagai E coli penganjur untuk memulakan transkripsi NAD + -RNA yang diubah suai dalam vivo, dan menunjukkan bahawa ini dalam vitro penemuan juga digunakan dalam sel hidup. Tambahan pula, mereka menunjukkan bahawa penutupan koenzim menghasilkan peningkatan besar dalam kestabilan RNA dalam vivo.

Akhirnya, Burung et al. menggunakan kristalografi sinar-X untuk menganalisis asas struktur bagi penggabungan koenzim. Mereka merendam kristal kompleks penggalak RNAP dalam larutan yang mengandungi koenzim dan NTP, dan memerhatikan bahawa penutupan koenzim boleh memulakan pembentukan RNA dalam kristal.

"Kajian itu memberikan penjelasan pertama tentang bagaimana RNA yang diubah suai koenzim disintesis dalam bakteria."

Kajian semasa memberikan penjelasan pertama tentang cara RNA yang diubah suai koenzim disintesis dalam bakteria dan menunjukkan perbezaan asas antara proses ini dan penutupan eukariotik biasa. Tambahan pula, kerja ini mewujudkan perkaitan fungsi NAD + capping dalam vivo - meningkatkan kestabilan RNA. Kewujudan 2 enzim penyahkap NudC menunjukkan bahawa transkrip yang stabil boleh tidak stabil dan disasarkan untuk degradasi jika keperluan metabolik timbul.

Ia masih dapat dilihat sama ada penstabilan dan degradasi terpilih adalah satu-satunya fungsi hujung RNA yang tidak konvensional ini. Kami baru-baru ini mencadangkan 8 bahawa koenzim dan metabolit yang dilampirkan pada RNA menyediakan lapisan maklumat 'epitranscriptomic' yang mengubah suai aktiviti RNA tanpa mengubah urutannya. Maklumat sedemikian boleh memberikan RNA dengan fungsi tambahan dan memudahkan interaksi mereka dengan biomolekul lain.Jika ini berlaku, mesti ada tahap kekhususan yang tinggi dalam menghubungkan koenzim tertentu kepada RNA. Kajian burung dan rakan sekerja tidak mendedahkan sama ada RNAP boleh membezakan antara koenzim yang mengandungi adenosin yang berbeza dalam vivo. Oleh itu, persoalan yang menarik ialah sama ada terdapat penentu struktur lain bagi penggabungan koenzim selain nukleosida -1. Ia juga akan menarik untuk melihat sama ada RNAP boleh menggabungkan, melalui mekanisme yang sama, biomolekul yang mengandungi uridin, cytidine dan guanosin.

Akhirnya, Burung et al. ditunjukkan dalam vitro bahawa RNAP eukariotik juga boleh menggabungkan koenzim ke dalam RNA. Oleh itu, penutup atipikal ini mungkin tidak terhad kepada bakteria. Kepelbagaian struktur topi dan mekanisme penutup dalam eukariota mungkin lebih besar daripada yang dijangkakan pada masa ini. Nota kaki 1


Tonton video: Human Physiology: What Is Messenger RNA? (November 2022).