-
HisF8 #177 Az egész, amit le fogok írni iszonyatos leegyszerűsítés lesz, és szinte minden alól lesz kivétel, illetve, csak az élőlények egy részére lesz érvényes (prokariótákkal egyáltalán nem foglalkozom pl. az egyszerűség kedvéért.)
A DNS nem más, mint egy monoton foszfor-cukor láncra kapcsolt bázisokból (a híres 4 bázis, amit középiskolában is mindenki tanul) álló polimerszárak alkotta kettős spirál - melyben a bázisok egymással szemben állnak, és H-hidakon keresztül kötnek a W-C bpárosodásoknak megfelelő szabályok szerint. Annyira primitív molekula, hogy sokáig vázelemnek hitték, egyfajta sejtmagra jellemző merevítőnek, mint ami pl. a mikrotubulus a citoplazmában. Aztán a Hershey-Chase kísérlet bizonyította, hogy ez a makromolekula hordozza az összes információt. Ehhez jött még a centrális dogma (DNS->RNS->feh) és igazolása, stb.
Egy sejtet úgy képzelj el, mint egy gyárat, aminek a közepén egy elszeparált térben van az utasítóközpont, ami megmondja, hogy mit kell gyártani (teszi ezt azzal, hogy kis tervrajzokat küldözget ki a sejtplazmába). A citoplazmában ezek a dns->rns nyelven kódolt utasítások átfordítódnak (a riboszómákon) aminosavsorrendre. Az aminosav polimer termodinamikai okok miatt nem marad egyenes, hanem feltekeredik, felveszi a rá jellemző térbeli alakját; ezek a fehérjék (gyakorlatilag minden élőlény egy nagy "fehérjególem", és mindent a fehérjék csinálnak). Emberi sejtmagban (sejtciklustól függően) 23 (nyugalmi fázisban) darab lineáris DNS molekula van, melyek hiszton (és még pár más) fehérjére vannak rátekeredve (persze ez is nyilván sokkal összetettebb). A gömbölyű hiszton miatt ez egy ilyen gyöngysor-szerű elrendeződés, ez a fonál tovább rendeződik, és egy 30nm vastag fibrillumot alkot (kb. 6 hisztonmolekula ilyen virágszirom alakba rendezve). Ezek a fibrillumok (mint minden hosszú zsinór) tovább csavarodnak maguk körül, ez a kettősre csavart szerkezet pedig a nukleáris tartoszerkezet (egyéb nem-hiszton típusú vázelemek) körül rendeződik, úgy, hogy arra hurkokat vet szintén virágszirom alakban (rozettás szerkezet), egy ilyen rozettára 6 hurok jut, és egy hurok kb. 75 kbp hosszú, azaz akár egy teljes gén is elfér rajta. Nem folytatom, de az egyre vastagabb fonalak további csavargatásaival, egy nagyon kompakt, becsomagolt szerkezet jön létre, ezt lehet(ett) látni a sejtosztódást megelőzően kármin festékkel megfestett preparátumokon fénymikroszkópban, ők a kromoszómák. Ebben a kompakt formájában a DNS-ről nem lehet RNS-t átírni, ezért benne minden gén inaktív. Hogy a génexpresszió megindulhasson a kromatinnak egy jóval lazább szerkezetet kell felvennie (eukromatin állapot). Most értheted meg, hogy miért lehetséges az, hogy bár egy idegsejtemben is uaz a 23 DNS molekula van, és egy májsejtemben is, mégis az egyik egy idegsejt (azaz más fehérjék íródnak róla), a másik egy májsejt. Pont azért, mert szabályozott módon (metilizáció pl.) a dns más és más szakaszai "hajlamosak" felnyílni. Könnyen felmerülhet benned a kérdés, hogy miért, ezt hogyan tudja megcsinálni a szervezet, hiszen az is info, hogy mi nyíljon fel és mi ne. Ezt a regulációs pete elmondásával (van a természetbven uis más megoldás is erre) tudom legkönnyebben érthetővé tenni. Adott egy zigóta, egyetlen sejt, de már maga ez a sejt is polarizált, azaz nem homogén. Például olyan "trükkel", hogy van egy mechanizmus benne, ami egy random kialakuló pH szint különbséget felerősít, így létrehozva egy savasabb régiót - az random, hogy melyik térrész lesz az. Namost bizonyos fehérjék inkább ide vándorolnak, itt gyűlnek fel; máris kész az első polarizált állapot. Ezután megtörténik az első osztódás, lesz két utódsejt, ami eltérő fehérjeösszetételű citoplazmát örökölt. Ezek a fehérjék pedig hatással vannak arra (szintén termodinamikai okokból), hogy a dns melyik szakasza nyíljon inkább fel, és melyik ne (ilyenkor termelődnek fehérjék, melyek metilálnak dns helyeket, így azok már soha többet nem nyílnak majd fel). Azaz kapunk 2 eltérű fejlődési potenciállal rendelkező csíravonalat. Innen már könnyű elképzelni hogyan fut le az egyedfejlődés további része. A végeredmény több 100 eltérő működésű (más dns szakaszok másolódnak ki rns-be és fordítódnak onnan fehérjévé) sejtféleség egyetlen élőlényben.
Azt kérdezted, hogy miért van értelme felnőtt egyedben kicserélni egy gént (gén az egy olyan dns szakasz, aminek van saját szabályozó része, ebbe megyek bele, mert ez ennél 100x összetettebb, és egy kódoló része)? Nos azért, mert mondjuk nekem a pancreas sejtjeim egy olyan kimotripszint termelnek, ami képtelen fenilalanin mellett hasítani (hülye példa, mert ilyen élőlény nincs, de mindegy). Ha ki tudnám cserélni ezt a gént egy olyanra, ami a szabvány humán ktripszin izoformák egyikét kódolja, akkor máris meggyógyulnék. Ha kicserélném a kék szememért felelős génemet egy olyanra, amitől barna lenne, akkor a géncsere után pár héttel barna szemem lenne - és ez nagyon fontos, hogy megértsd: soha senki nem tudná megmondani, hogy régen kék szemem volt, mert nem maradna nyoma. Ha van egy 60.000 legókockából épített vár, és annak kicseréled egy darabját, akkor senki nem fogja megmondani, hogy az cserélt, avgy eredeti a moduláris felépítés miatt - ugyanis nincsenek maradékok, nincsenek törések, stb.
Azt kérdezted még, hogy milyen sejtbe ültetnék be, nos a ma használt (nem géncsere! hanem random beírás vírussal, géncsere csak zigótában megy még) minden olyan sejtben megtörténik a módosítás, amit fertőz a vírus és van benne expresszió, azaz praktikusan majdnem minden sejtet, kivéve az agyérgát által levédett idegsejtek, a folytan heterokromatizált állapotban lévő sejtek, stb. De más eljárással más átírási mintázat is elképzelhető, nincs elvi akadálya (de még erre nincs módszer), hogy az összes sejtet átírjuk, avgy fordítva nagyon célzottan csak olyan sejteket, amik például kifejeznek, vagy épp nem fejeznek ki egy bizonyos markert a sejtmembránjukon (rákgyógyítás egyik legígéretesebb módja: keresni egy, csak rákos sejteken meglévő kitett markert, az ellen fejleszteni egy olyan vírust, ami csak az adott markert kitevő sejtekhez tud kötni, majd bevisz egy gént, ami beíródok a rákos sejt genomjába, és egy olyan anyagcserét kódol, amibe a sejt belepusztul; jó úgy is, ha valami olyan fehérjét fejlesztünk, ami köt a markerhez, a komplex pedig aktiválja az immunrendszer megfelelő elemeit (melyek preforálni fogják a smembránt), vagy maga a fehérje perforálja a komplexbe való kötés által a sejtmembránt, stb, stb. millió lehetőség van.)
Az állatokra reagálva: azért nem láttál ilyeneket, mert nem vagy elég érdeklődő a témában:) Volt már minden, teljes csimpánz genom belekeverve paradicsom sejtbe (ez most komoly, nem vicc), nyilván életképtelen volt, de meg lehetett csinálni, pár sejtes állapotig biztos el is ment. De komolyra fordítva a szót, ilyen igazi látványos kimérákat azért nem fogsz látni, mert 0 kutatási értelmük van (ugye annak van értelme, ha egyetlen gént cserélek, és megnézem, hogy mi változik). Viszont rengeteg a pár gén szintjén módosított élőlény. Növényekbe adott állati növekedési hormonok; most németek erdei fajokból adnak be nemesített eprekbe génszakaszokat, melyek a jó ízért felelős fehérjéket kódolják - vagy inkább azokat a fehérjéket, amik létrehozzák a jóízű kismolekulákat, hogy pontos legyek. Így lesz nagy, gyorsan növő, kártevőkkel, hideggel.. szemben ellenálló, és végre jóíző eper. Akkor ott a GFP, amit orrba-szájba nyomnak minden laborban, az összes fejlődés, élettanos ezeket a gmo élőlényeket használja, mert így lehet nyomon követni a vizsgált fehérje in vivo útját. Most csináltak japánok átlátszó gmo egeret, szintén nagy sztár lesz laboratóriumokban, mert úgy lehet megfigyelni ezáltal folyamatokat, melyeket azelőtt sehogy. (Most képzeld el, van a sima átlátszó egered, ezt tovább módosítod a vizsgált fehérje egy mutáns génjével, aminek a végére rárakod a GFP-t. Nem csak azt fogod tudni, hogy kiesett a wild type fehérje funkciója, hanem egy rakás térbeli, mozgási információhoz is jutsz, mert látod, hogy hova megy, mit csinál, hol halmozódik, hol bomlik a mutáns fehérje.)