معلومة

نوى متجانسة ومعقدة

نوى متجانسة ومعقدة


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.

في مقالة ويكيبيديا حول النوى ، يقرأ المرء:

"عادة ما يكون للخلايا العصبية في نواة واحدة روابط ووظائف متشابهة."

قرأت هذا على أنه "عادة ما تكون النواة متجانسة تقريبًا" ، أي تحتوي على عدد صغير من أنواع الخلايا العصبية ، موزعة بالتساوي تقريبًا وبنمط اتصال متجانس تقريبًا.

بل جاء أيضا:

"قد تحتوي النواة نفسها على بنية داخلية معقدة ، مع أنواع متعددة من الخلايا العصبية مرتبة في كتل (نوى فرعية) أو طبقات."

ما أود أن أعرفه:

  1. هل قراءتي صحيحة؟

  2. هل توجد بالفعل نوى أكثر للنوع البسيط (المتجانس) من النوع الأكثر تعقيدًا؟

  3. ما هي الأمثلة النموذجية لكلا النوعين (أكثر بساطة وأكثر تعقيدًا)؟

  4. ما هي أكبر نوى من النوع البسيط (بالنسبة لحجم أو عدد الخلايا العصبية ، مع الأخذ بعين الاعتبار "البساطة" مع حبة ملح)؟


  1. أعتقد أنك تقرأ الكثير في هذا البيان. القراءة الصحيحة لهذا البيان هي إضافة إلى ضمني "… مقارنة مع نوى أخرى." وهذا يعني أن ما يحدد النواة ، في معظم الحالات ، هو بعض التشابه المشترك في الاتصال. هذا لا يعني التجانس.

أعتقد أيضًا أن قراءتك للبيان الثاني غير صحيحة ؛ فهي لا تشير إلى وجود نوى "بسيطة ومعقدة" كفئتين متميزتين ، بل إنها تشير إلى أن "التعقيد" يختلف ، ويعطي بعض الأمثلة ؛ في الأساس ، إنه يقول بالضبط أنه لا يجب أن تفترض التجانس.

  1. لا أعتقد أنه من المنطقي التفكير في "عدد" النوى ، وعلى أي حال ، يمكن أن تكون النوى عشوائية إلى حد ما. على سبيل المثال ، خذ المهاد السمعي: النواة الركبية الإنسي (MGN). عادةً ما يتم تقسيم MGN إلى ثلاثة أجزاء: الظهرية والبطنية والوسطى. اختار شخص ما أن يطلق عليهم جميعًا نواة الركب الإنسي ، بناءً على المظهر الإجمالي ، ولكن مع المزيد من الفهم الوظيفي ، يمكننا تصنيف كل جزء على حدة. هل يجب أن تكون هذه نواة واحدة أم ثلاث؟ لا يهم حقًا ، إنها مجرد دلالات ومصطلحات تجعل الناس يتحدثون عن نفس البنية. في سياق واحد ، من المنطقي التحدث عن MGN بالكامل ، وفي حالات أخرى يكون من المنطقي التمييز بين MGv و MGm و MGd. يمكنك أن تسميها نواة فرعية ، أو نواة ، أو أي شيء تريده. يختار معظم الناس التوافق مع المصطلحات المستخدمة في مجالهم لأسباب تاريخية لأنه لا يهم.

  2. لا أعتقد حقًا أنه من المنطقي التفكير في النماذج الأولية ؛ النوى تختلف عن بعضها البعض.

  3. مرة أخرى ، عليك أولاً تحديد البساطة والمعقدة. لا أعتقد أن هناك تمييزًا ثنائي التفرع ذا مغزى.


مجمع زيتون متفوق

ال مجمع الزيتون المتفوق (شركة نفط الجنوب) أو زيتون ممتاز عبارة عن مجموعة من نوى جذع الدماغ التي تعمل في جوانب متعددة من السمع وهي عنصر مهم في المسارات السمعية الصاعدة والهابطة في الجهاز السمعي. ترتبط SOC ارتباطًا وثيقًا بالجسم شبه المنحرف: معظم مجموعات الخلايا في SOC هي ظهرية (خلفية في الرئيسيات) لهذه الحزمة المحورية بينما يتم تضمين عدد من مجموعات الخلايا في الجسم شبه المنحرف. بشكل عام ، يُظهر SOC تباينًا كبيرًا بين الأنواع ، حيث يكون أكبر في الخفافيش والقوارض وأصغر في الرئيسيات.


الأشياء التي تصنع خلية حقيقية النواة هي نواة محددة وعضيات أخرى. يحيط الغلاف النووي بالنواة وجميع محتوياتها. الغلاف النووي هو غشاء مشابه لغشاء الخلية حول الخلية بأكملها. هناك مسام ومساحات لتمرير الحمض النووي الريبي والبروتينات بينما يحافظ الغلاف النووي على كل الكروماتين والنواة بالداخل.

عندما تكون الخلية في حالة راحة ، يوجد شيء يسمى الكروماتين في النواة. يتكون الكروماتين من DNA و RNA والبروتينات النووية. DNA و RNA هي الأحماض النووية داخل الخلية. عندما تنقسم الخلية ، يصبح الكروماتين مضغوطًا جدًا. يتكثف. عندما يجتمع الكروماتين معًا ، يمكنك رؤية الكروموسومات. ستجد أيضًا ملف النواة داخل النواة. عندما تنظر من خلال مجهر ، فإنها تبدو وكأنها نواة داخل النواة. وهي مصنوعة من الحمض النووي الريبي والبروتين. ليس لديها الكثير من الحمض النووي على الإطلاق.


نسيج نسيج الحمة: الأصل والتطور | الأنسجة المعقدة

في هذه المقالة سوف نناقش حول: - 1. أصل حمة نسيج الخشب 2. تطور نسج حمة راي 3. نسالة حمة محورية.

أصل حمة نسيج الخشب:

توجد خلايا نسيج النسيج الخشبي في نسيج الخشب الأولي والثانوي وفقًا لذلك يختلف أصلها أيضًا. في نسيج الخشب الأساسي ينشأون من البروكامبيوم. في حمة أشعة نسيج الخشب الثانوية ، تنشأ الخلايا من الأحرف الأولى لأشعة الكامبيوم. يؤدي الحرف الأولي المغزلي للكامبيوم إلى ظهور الحمة المحورية إلى جانب عنصر وألياف القصبة الهوائية.

عادةً ما تنقسم الأحرف الأولى المغزلي للكامبيوم عموديًا في المستوى الطولي. تحدث التقسيمات المستعرضة أحيانًا أثناء تكوين الأحرف الأولى الإضافية ، ولكنها أقل تكرارًا من التقسيم الرأسي. التقسيمات الرأسية هي أساسًا محيطي.

يحدث الانقسام المضاد للخلايا في هذه الخلايا أيضًا لمواكبة نمو الجذع في الطوق. أثناء الانقسام الطولي ، ينشأ جدار الخلية أولاً بين النوتين المشكَّلتين حديثًا ويمتد تدريجياً نحو نهايات الخلية. قد لا يكتمل تكوين جدار الخلية لبعض الوقت بعد الانقسام.

نسالة راي بارنشيما:

في المقطع الطولي الشعاعي ، لوحظ أن حمة الشعاع تتكون من خلايا مربعة (متساوية القياس) ، منتصبة (منتصبة أو مستطيلة رأسياً) وخلايا مستطيلة (مستطيلة شعاعياً). يعتبر أن الخلايا المربعة مكافئة شكليًا للخلايا المنتصبة. قد تكون خلايا الأشعة متجانسة الخلايا وغير متجانسة.

تتكون الأشعة المتجانسة إما من خلايا مربعة أو من خلايا منتصبة ، أو من خلايا ناشطة ، أو خلايا منتصبة ومربعة. تتكون الأشعة غير المتجانسة من خلايا مربعة وخلايا مستقيمة أو من خلايا منتصبة وموجودة. قد تكون الأشعة غير متجانسة عندما تتكون من خلية واحدة في العرض ، أو ثنائية (الشعاع عبارة عن خليتين في العرض) أو متعددة حيث تتكون الأشعة من جزء عرض أكثر من خليتين.

قد يكون للجناح الأخير جناح أحادي مشابه للأشعة الأحادية. يتناقص الشعاع متعدد السلاسل ، كما يظهر في المقطع الطولي المماسي (TLS) ، نحو كل من الهوامش العلوية والسفلية. توصف الأطراف المدببة على أنها أجنحة ، والتي عادة ما تكون أحادية السلالة. يبدو أن مخطط الأشعة مغزلي في TLS. يعرض الخشب البدائي والمتقدم الأنواع التالية من الأشعة.

أظهر Carlquist (1961) بعض اتجاهات تطور أنواع الأشعة في Dicots استنادًا إلى أعمال Kribs (1935) مع بعض التعديلات والتعرف على النوع التالي من الأشعة:

يتكون من شعاع أحادي و شعاع متعدد مع أجنحة أحادية. تتشابه خلايا الأجنحة إلى حد ما مع خلايا الأشعة الأحادية. كلا الشعاعين لهما طول عمودي ملحوظ ، أي مرتفع جدًا. الخلايا مربعة ومنتصبة ومستقيمة.

يتكون هذا النوع من أشعة متعددة السلالات ذات ارتفاع قصير وأجنحة قصيرة. الخلايا مربعة ومنتصبة ومستقيمة. يتكون هذا النوع أيضًا من شعاع أحادي مع خلايا مربعة ومنتصبة.

الأشعة أحادية وخلاياها مربعة ومنتصبة ومستقيمة.

الأشعة أحادية وخلاياها مربعة ومنتصبة ومستقيمة.

الأشعة أحادية ومتعددة الأجنحة بأجنحة قصيرة جدًا. تكون الأشعة متعددة السلاسل مغزلي الشكل في الغالب. قد تكون خلايا الجزء متعدد الأجزاء معًا بيضاوية أو مستديرة أو ممدودة شعاعيًا في مخطط تفصيلي. تتطابق خلايا الأطراف الأحادية مع خلايا الأجزاء المتعددة من الأشعة. الخلايا ماكرة.

الأشعة متعددة الأجنحة بأجنحة قصيرة للغاية والخلايا منتدبة. شكل الأشعة متعددة السلاسل مغزلي. قد تكون الخلايا مستديرة أو ممدودة قطريًا.

يتكون هذا النوع من أشعة أحادية ذات خلايا ناقلة. أظهر Carlquist اتجاهات تطور الأشعة في الثنائيات التي يتم عرضها في الشكل 10.1 في الأشكال التخطيطية.

تعتبر الأخشاب ذات النوع الأول غير المتجانسة من الشعاع بدائية. يكون الشكل المتقدم للأشعة إما أحاديًا أو متعدد السلالات مع الخلايا الناشطة (متجانسة I و II و III). يعتبر أن الأشعة ذات الخلايا المنتصبة قد زادت في الطول وأن الاستطالة المستمرة أدت إلى تحويل الشعاع الأولي إلى مبدئي مغزلي. والنتيجة النهائية هي انعدام الشعاع.

نسالة الحمة المحورية:

يؤدي الحرف الأولي المغزلي للكامبيوم إلى ظهور حمة محورية (رأسية). تمت دراسة توزيعات الحمة المحورية في أقسام عرضية. قد تكون الحمة المحورية مستقلة أو مرتبطة بأوعية. وفقًا لذلك ، قد تكون الأخشاب من القصبة الهوائية (الحمة غير مرتبطة بالوعاء) والمظلة الرغامية (الحمة مرتبطة بشكل واضح بالأوعية).

الأشكال الشائعة من القصبة الهوائية هي:

(ط) منتشر (تحدث الحمة المحورية كخيط معزول) ،

(2) منتشر في المجاميع (تحدث الحمة المحورية كمجموعات) ،

(3) النطاقات (تظهر الحمة المحورية كأشرطة قد تكون العصابات ضيقة أو واسعة) ،

(4) [الحمة الهامشية تحدث إما في بداية حلقة النمو (الأولية) أو في نهاية حلقة النمو (المحطة)].

الأشكال المشتركة بين القصبة الهوائية هي:

(ط) هزيلة (لا تشكل خلايا الحمة غمدًا مستمرًا يحيط بالسفينة) ،

(2) Vasicentric (خلايا الحمة تطوق الأوعية) ،

(3) Abaxial (الحمة vasicentric تظهر بشكل أكبر على الجانب المحوري من الوعاء) ،

(4) Adaxial (الغمد المتني أكثر عرضًا على الجانب المحوري من السفينة) ،

(v) Aliform (يمتد النسيج الحميم vasicentric بشكل جانبي في شكل أجنحة) ، و

(6) متكدس (تمتد حمة الوعاء الدموي وتلتحم مع أخرى تشكل نطاقًا مستمرًا) (الشكل 10.2).

نناقش أدناه تسلسل النشوء والتطور بين نوع التوزيع للحمة المحورية (الشكل 10.3).

1. قد لا يظهر الخشب البدائي أي حمة على سبيل المثال. أوعية خشبية من Winteraceae.

2. يعرض الخشب البدائي حمة منتشرة. تتمايز خلايا الكامبيوم المغزلي إلى حمة.

3. يعرض الشكل المتقدم للخشب تجميعًا منتشرًا ، حيث يتم ملاحظة الاتجاه نحو تجميع الحمة المحورية.

4. الشكل المتقدم للخشب يعرض حمة النطاقات القصبية. يعتبر النطاق الواسع من الحمة القصبية أكثر تقدمًا من النطاق الضيق للحمة. يُفترض أن الكتلة المنتشرة تؤدي إلى نوع ضيق النطاقات القصبي الذي يشكل في النهاية نوعًا واسع النطاق من القصبة الهوائية.

5. الحمة الهامشية (المصطلح الجماعي للحمة النهائية والحمة الأولية) تتشكل نتيجة للتغيرات في الظروف المناخية. لذلك من المفترض أن الحمة الهامشية نشأت بشكل مستقل.

6. الحمة الضئيلة تبدو أقل تخصصًا من الحمة الوعائية.

7. أدت أنواع النطاقات إلى ظهور أنواع مركزية ، وأليفورم ، ومتكدسة.

أنا. أصل ألياف نسيج الخشب:

في نسيج الخشب الأولي تنشأ من البروكامبيوم بينما يتم تطويرها من الأولي المغزلي للكامبيوم في حالة نسيج الخشب الثانوي.

ثانيا. نسالة من ألياف نسيج الخشب:

ترتبط الألياف والقصبات الهوائية ارتباطًا نسبيًا ويُقترح أن الأول تطور من الأخير. أثناء التطور ، انخفض طول الألياف ، وقل حجم الحفر الحدودية وزاد سمك جدار الخلية. في نسيج الخشب الثانوي للثنائيات ، تطورت الألياف الليفية الشكل في تسلسل الألياف القصبية ، والألياف الرغوية ، والألياف الليفية الشكل.

تكون الحفر ذات الحدود بارزة في القصبات الهوائية. تتضاءل حدود الحفرة في القصبات الليفية حيث يكون للحفر الحدودية حدود أقل تطوراً. يحدث اختفاء الحدود على الحفرة في الألياف الليفية الشكل. هنا الحفر بسيطة أو تقريبًا. جدار الخلية سميك في ألياف القصبة الهوائية وأكثر سمكًا في الألياف الليفية الشكل. يصبح قطر الألياف أضيق.


المجموعات المتجانسة المشتقة من iPSC من الفصام الداخلي القشري المتطور قد أضرّت بوظيفة الميتوكوندريا

الفصام (SCZ) هو اضطراب في النمو العصبي. وبالتالي ، فإن دراسة الآليات المسببة للأمراض الكامنة وراء SCZ تتطلب دراسة تطور خلايا الدماغ. يتم ملاحظة الخلايا العصبية القشرية (cINs) باستمرار لتكون غير طبيعية في أدمغة SCZ بعد الوفاة. قد تفسر هذه التشوهات تغير تذبذب جاما والوظيفة المعرفية لدى مرضى SCZ. من الجدير بالذكر أن الأدوية المضادة للذهان المستخدمة حاليًا تعمل على تخفيف الذهان ، ولكنها ليست فعالة جدًا في عكس العجز المعرفي. قد يؤدي توصيف آليات التسبب في حدوث SCZ ، خاصة فيما يتعلق بالعجز المعرفي ، إلى تحسين العلاجات. لقد أنشأنا مجموعات سكانية متجانسة من تطوير cINs من 15 خط iPSC للتحكم الصحي (HC) و 15 خطًا من خطوط SCZ iPSC. تُظهر وحدات SCZ cINs ، ولكن ليس الخلايا العصبية glutamatergic SCZ ، تعبيرًا جينيًا غير منظم في الفسفرة التأكسدية (OxPhos) ، مصحوبًا بوظيفة الميتوكوندريا المخترقة. يمكن عكس عجز OxPhos في cINs بواسطة Alpha Lipoic Acid / Acetyl-L-Carnitine (ALA / ALC) ولكن ليس بواسطة مواد كيميائية أخرى تم تحديدها سابقًا على أنها تزيد من وظيفة الميتوكوندريا. كان استعادة وظيفة الميتوكوندريا بواسطة ALA / ALC مصحوبًا بعكس عجز التشجير في SCZ cINs. يبدو أن شذوذ OxPhos ، حتى في حالة عدم وجود أي بيئة دارة مع أنواع فرعية عصبية أخرى ، هو عجز جوهري في SCZ cINs.

بيان تضارب المصالح

ليس لدينا أي شيء لنفصح عنه.

الأرقام

الشكل 1 .. جيل متجانس من السكان ...

التين. 1 .. جيل من السكان المتجانسين من cINs التطورية من HC و SCZ iPSCs

الشكل 2 .. مسار الفسفرة المؤكسدة بشكل ملحوظ ...

الشكل 2 .. تم تغيير مسار الفسفرة المؤكسدة بشكل كبير في تطوير وحدات SCZ ، ولكن ليس في ...

الشكل 3 .. جينات OxPhos المتعددة غير منظمة ...

الشكل 3 .. جينات OxPhos المتعددة غير منظمة في تطوير SCZ cINs في مجموعة موسعة

الشكل 4 .. عدم انتظام جينات OxPhos في ...

الشكل 4 .. خلل تنظيم جينات OxPhos في SCZ cINs أدى إلى عيوب في وظيفة الميتوكوندريا.


شكر وتقدير

نحن ممتنون لبي. شيخ ، م. شفيدونوفا ، إم باك ، إم. ساماتا ، س. بيسوا رودريغيز ، س. ليفكوبولوس ، ج. نشكر E. Trompouki و R. Sawarkar على المناقشات والاقتراحات المثمرة. نشكر أيضًا P. Rawat للمساعدة في FRAP و M.-F. Basilicata للمساعدة في جيل وزارة المالية fl / - ، كري T / + ESCs. كانت المرافق الأساسية MPI-IE (لفرز الخلايا المنشطة الفلورية ، والتسلسل العميق ، والتصوير ، والعناية بالفأرة) ، ومرافق تكنولوجيا المعلومات EMBL (للحوسبة) و EMBL EMCF (للفحص المجهري الإلكتروني) لا تقدر بثمن لهذا المشروع. تم دعم هذا العمل من قبل CRC992 (A02) و CRC1381 (B3) الممنوحة لـ A. (336045) والمؤسسة السويسرية الوطنية للعلوم (SNSF 31003A_179418 ، إلى O.M.). E.A.R.-Z. هو زميل في Emmy Noether (DFG رقم 396913060) P.K. يقر ERC Advanced Grant CardioNect (201203).


يلقي موت الخلية الضوء على أصول الحياة المعقدة

وجد فريق من علماء جامعة بريستول أن العضيات تستمر في الازدهار بعد موت الخلايا التي توجد داخلها ، مما يقلب الافتراضات السابقة بأن العضيات تتحلل بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا يمكن تحجرها.

كما هو موضح في المجلة تقدم العلوم اليوم [27 يناير] ، تمكن باحثون من مدرسة بريستول لعلوم الأرض من توثيق عملية اضمحلال خلايا الطحالب حقيقية النواة ، مما يدل على أن النوى والبلاستيدات الخضراء والبيرينويدات (العضيات الموجودة داخل البلاستيدات الخضراء) يمكن أن تستمر لأسابيع وشهور بعد موت الخلايا في الخلايا حقيقية النواة. ، طويلة بما يكفي ليتم حفظها كأحفوريات.

تمكنت إميلي كارلايل ، طالبة دكتوراه من كلية علوم الأرض في بريستول والمؤلفة المشاركة ، من وصف تحول العضيات إلى شيء يشبه المخاط. قالت: "قضيت عدة أسابيع في تصوير خلايا الطحالب وهي تتحلل ، والتحقق من حالة النوى ، والبلاستيدات الخضراء ، والبيرينويدات. ومن هذا المنطلق ، يمكننا أن نقول إن هذه العضيات لا تتحلل فور موت الخلية ، ولكنها في الواقع تستغرق عدة أسابيع حتى تذوب."

عندما ظهرت الحياة لأول مرة على الأرض ، كانت تقتصر على البكتيريا البسيطة. بعد ملياري سنة ، ظهرت الحياة المعقدة في شكل خلايا حقيقية النواة كبيرة ذات عضيات مرتبطة بالغشاء ، مثل النواة والبلاستيدات الخضراء. تبع ذلك تطور الفطريات والنباتات والحيوانات.

ومع ذلك ، عندما ظهرت الحياة المعقدة على وجه التحديد ، كان من الصعب تحديد ذلك. اقترحت الدراسات الجينية السابقة أن خلايا حقيقيات النوى يمكن أن تكون قد تطورت في أي مكان من 800 مليون إلى 1800 مليون سنة ، وهو نطاق غير دقيق يحتاج إلى الحفريات لتضييقه.

قال البروفيسور فيل دونوجيو ، الخبير في علم الأحياء الجزيئية وأحد مؤلفي الدراسة: "تطور حقيقيات النوى كان حدثًا مهمًا للغاية في تاريخ الحياة على الأرض ، ولكن من الصعب تفسير حفريات هذه الخلايا". "بعضها له هياكل يمكن أن تكون عضيات ، ولكن كان هناك منذ فترة طويلة هذا الافتراض بأن العضيات لا يمكن الحفاظ عليها لأنها سوف تتحلل بسرعة كبيرة."

على الرغم من أن حقيقيات النوى الحية تشتمل على أشكال كبيرة يمكن رصدها بسهولة ، فإن حقيقيات النوى المبكرة كانت في الغالب خلايا مفردة ، يصعب تمييزها عن الخلايا البكتيرية.

تاريخيًا ، تم استخدام جدران خلوية كبيرة الحجم ومعقدة لتحديد حقيقيات النوى المبكرة ، ولكن بعض البكتيريا يمكن أن تصل إلى حجم كبير ، وقد تضيع زخارف جدار الخلية بسبب خراب الزمن والتآكل. لا توجد العضيات مثل النوى والبلاستيدات الخضراء في البكتيريا ، وبالتالي ستكون مؤشرًا نهائيًا للحياة المعقدة ، ولكن من المفترض أن تتحلل بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا يمكن تحجرها.

سلطت نتائج هذه التجارب الضوء على الحفريات المثيرة للجدل من الحياة المعقدة المبكرة التي تتضمن بنى داخل الخلايا. قال الدكتور جون كننغهام ، مؤلف مشارك في بريستول: "الهياكل الموجودة في Shuiyousphaeridium، أحفورة من 1700 مليون سنة ، تشبه إلى حد كبير النوى. تم رفض هذا التفسير سابقًا بسبب التحلل السريع المفترض للنواة. أظهرت تجارب الاضمحلال التي أجريناها أن النوى يمكن أن تستمر لعدة أسابيع ، مما يعني الهياكل الموجودة فيها Shuiyousphaeridium من المحتمل أن تكون نواة ".

من خلال الكشف عن أنماط اضمحلال العضيات ، يقول مؤلفو الدراسة إن بإمكانهم إثبات وجود حياة معقدة منذ 1700 مليون سنة ، مما يساعد على توضيح تاريخها التطوري بدقة ووضوح أكبر.


التنقيب عن الحفريات الخلوية

بدلاً من الحفر في بقايا الهياكل العظمية ، ذهب ميلنيكوف للحفر في ريبوسوم الخلايا البروتينات لتجميع تاريخها التطوري. (الريبوسومات هي مصانع خلوية تساعد في تجميع البروتينات).

قال ميلنيكوف: "لا يوجد سوى عدد قليل من الجينات الموجودة في كل مكان" ، مما يعني أنها موجودة في جميع أشكال الحياة. ما يقرب من نصف تلك الجينات المحفوظة ترمز إلى الريبوسوم البروتيناتوأوضح ، حقيقة تشير إلى أن البروتينات لها إرث تطوري طويل ، وربما يمتد إلى بداية الحياة نفسها. في حقيقيات النوى ، الريبوسوم تدخل البروتينات إلى النواة ليتم تعديلها قبل إنشاء متجر في السيتوبلازم ، فهي تتمتع بسهولة الوصول إلى النواة بفضل NLS.

بمقارنة ملف بنية من بروتينات الريبوسوم المأخوذة من جميع المجالات الثلاثة للحياة و [مدش] العتائق والبكتيريا والحقيقية و [مدش] ميلنيكوف تهدف إلى اكتشاف هذه التسلسلات المميزة. مجموعات الأركيا التي حقق فيها هي من بين تلك التي يمكن العثور عليها في الطبيعة اليوم.

لو وها ، اكتشف ميلنيكوف وزملاؤه أربعة بروتينات بدائية مزودة بشارات أمنية مشابهة لنظائرها حقيقية النواة. ظهرت تسلسلات شبيهة بـ NLS في مجموعات متعددة من الأركيا ، لذلك استنتج الباحثون أن هذه الميزة ظهرت في وقت مبكر من التاريخ التطوري البدائي. (في الأركيا ، من المحتمل أن تساعد NLS الكائنات الحية بشكل أكثر سهولة في التعرف على الأحماض النووية ، وهي اللبنات الأساسية للحمض النووي والحمض النووي الريبي. في حين أن NLSs حقيقية النواة تخدم أيضًا هذه الوظيفة ، إلا أنها معروفة بشكل أفضل بمساعدة البروتينات في النواة.)

واصل الفريق اختبار ما إذا كانت NLSs قابلة للتبديل وظيفيًا عبر ممالك الحياة ، واستبدل شارة حقيقية النواة بأخرى قديمة. تحت المجهر الضوئي ، يبدو أن NLS البدائية تعمل تمامًا مثل NLSs حقيقية النواة ومنحت البروتينات المرتبطة بها وصول VIP إلى النواة. على الرغم من مشاركة نفس الوظائف ، إلا أن NLS في حقيقيات النوى والعتيقات قد لا تكون مرتبطة تطوريًا ، كما يقول الخبراء.

أيير ، على سبيل المثال ، لا يزال مشكوكًا فيه في النتيجة. تتكون NLS من خمسة إلى ستة كتل بناء بروتينية تسمى الأحماض الأمينية. نظرًا لطولها القصير وبنيتها الكيميائية الخاصة ، من المرجح إحصائيًا أن تظهر NLS في البروتينات بمجرد الصدفة ، كما قال Iyer لـ Live Science.

بعبارة أخرى ، قد تكون التسلسلات البدائية وحقيقية النواة قد ظهرت بشكل مستقل وبالتالي لن تكون كذلك تطوريًا ذات صلة. قال إيير إنه سيكون أكثر اقتناعًا إذا كشفت الأبحاث الإضافية عن NLSs البدائية في بروتينات إضافية ، مماثلة لتلك التي تدخل النواة في حقيقيات النوى.

"في النهاية ، هذا يظهر فقط أن هذه التسلسلات [التي تشبه NLS] من المحتمل أن تكون قد سبقت النوى ،" قال Buzz Baum ، عالم الأحياء الخلوية والتطورية في مختبر MRC لبيولوجيا الخلايا الجزيئية في إنجلترا ، لـ Live Science في رسالة بريد إلكتروني. وأوضح أن العتائق التي تشترك في العديد من أوجه التشابه الجينية مع حقيقيات النوى الحديثة لا تزال تفتقر إلى النوى والعضيات ، لذلك من الصعب رؤية كيف أدت هذه NLS إلى تطوير النوى.


الملخص

يمكن تصميم حصر الكتل القابلة للتبلور داخل البوليمرات المشتركة للكتل المنفصلة عن طريق AB أو ABC في المقياس النانوي عن طريق الاختيار المناسب للتركيب والوزن الجزيئي والبنية الكيميائية. في هذا العمل ، قمنا بفحص سلوك التبلور لسلسلة من البوليمرات المشتركة للكتل AB و ABC التي تتضمن واحدًا أو اثنين من الكتل التالية القابلة للتبلور: البولي إيثيلين والبولي (بيتا-كابرولاكتون) والبولي (أكسيد الإيثيلين). كثافة هياكل النطاق الصغير المحصورة (MD) داخل البوليمرات المشتركة للكتل لتركيبات محددة ، في الحالات التي يتم فيها تشتيت MD على شكل كرات ، أو أسطوانات ، أو أي شكل آخر معزول ، تكون أعلى بكثير من عدد التغايرات المتاحة في كل كتلة قابلة للتبلور. لذلك ، يحدث التبلور المجزأ بخطوة تبلور واحدة أو عدة خطوات عند درجات حرارة متناقصة. في حالات محددة ، تم الحصول على ملاحظة واضحة للبلورة الحصرية من نوى متجانسة. تظهر النتائج أنه بغض النظر عن السمات المورفولوجية المحددة لـ MD ، فإن عددها الهائل مقارنة بعدد التغايرات الموجودة في النظام هو الذي يحدد الطابع المجزأ للبلورة أو في الحالات القصوى التنوي المتجانس. كما وجد أن سلوك التنوي الذاتي يعتمد على تكوين البوليمرات المشتركة. عندما تكون الكتلة القابلة للتبلور محصورة في كرات أو أسطوانات وتعرض تنويًا متجانسًا ، يختفي مجال التنوي الذاتي. هذا هو نتيجة مباشرة للكثافة العالية للغاية لهياكل المجالات الصغيرة التي تحتاج إلى بذرة ذاتية (بترتيب 10 15 × 10 16 / سم 3). لذلك ، لزيادة كثافة النوى الذاتية ، يجب تقليل درجة حرارة التنوي الذاتي إلى قيم منخفضة جدًا بحيث يتحقق الذوبان الجزئي الواسع ، ويمكن تلدين بعض شظايا الكريستال غير المنصهرة ، في بعض الحالات حتى قبل التنوي الذاتي يحدث.

هذا العمل مكرس لذكرى صديقنا وزميلنا البروفيسور ريمون ستادلر.


تخلق تفاعلات الحمض النووي الببتيد سلوكيات معقدة ربما تكون قد ساعدت في تشكيل علم الأحياء

تعتبر تفاعلات البروتين مع حمض الديوكسي ريبونوكلييك (DNA) مهمة للغاية في علم الأحياء. على سبيل المثال ، تحتوي كل خلية بشرية على ما يقرب من مترين من الحمض النووي ، ولكن يتم تعبئتها في مساحة أصغر بحوالي مليون مرة. تسمح المعلومات الموجودة في هذا الحمض النووي للخلية بنسخ نفسها. يتم تنفيذ هذه العبوة الشديدة بشكل أساسي في الخلايا عن طريق لف الحمض النووي حول البروتينات. وبالتالي ، فإن كيفية تفاعل الحمض النووي والبروتينات تحظى باهتمام كبير للعلماء الذين يحاولون فهم كيفية تنظيم البيولوجيا لنفسها. تشير الأبحاث الجديدة التي أجراها علماء في معهد علوم الحياة الأرضية (ELSI) في معهد طوكيو للتكنولوجيا ومعهد بيير جيل دي جين ، و ESPCI Paris ، والجامعة وجامعة PSL إلى أن تفاعلات الحمض النووي والبروتينات لها ميول عميقة لتكوين أعلى- هياكل مرتبة مثل تلك التي تسمح بالتعبئة القصوى للحمض النووي في الخلايا.

تتكون الخلايا الحية الحديثة أساسًا من فئات قليلة من الجزيئات الكبيرة. يحصل الحمض النووي على نصيب الأسد من الاهتمام لأنه مستودع لخلايا المعلومات التي تستخدمها لبناء نفسها جيلًا بعد جيل. عادةً ما يكون هذا الحمض النووي الغني بالمعلومات موجودًا على شكل صولجان مزدوج تقطعت به السبل من بوليمرين ملفوفين حول بعضهما البعض ، مع الكثير مما يجعل المعلومات التي يحتوي عليها الحمض النووي محجوبًا للبيئة الخارجية لأن الأجزاء الحاملة للمعلومات من الجزيئات متفاعلة مع مكوناتها التكميلية. ساحل. عندما يتم نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي (RNA) ، يتم فصل خيوطه للسماح لأسطحه الأكثر تعقيدًا بالتفاعل ، مما يتيح نسخه إلى بوليمرات RNA أحادية الجديلة. تتم قراءة بوليمرات RNA هذه أخيرًا عن طريق العمليات البيولوجية في بروتينات ، وهي عبارة عن بوليمرات من مجموعة متنوعة من الأحماض الأمينية ذات خصائص سطحية معقدة للغاية. وبالتالي ، فإن الحمض النووي والحمض النووي الريبي يمكن التنبؤ بهما إلى حد ما من حيث سلوكهما الكيميائي كبوليمرات ، في حين أن البروتينات ليست كذلك.

يمكن للجزيئات البوليمرية ، تلك الأنواع المكونة أو المتكررة من الوحدات الفرعية ، أن تظهر سلوكيات معقدة عند مزجها بمواد كيميائية أخرى ، خاصة عند إذابتها في مذيب مثل الماء. طور الكيميائيون مجموعة معقدة من المصطلحات لكيفية تصرف المركبات عند مزجها. على سبيل المثال ، تعتبر البروتينات الموجودة في حليب الأبقار مزيجًا غروانيًا (أو خليطًا غير بلوريًا معلقًا متجانسًا لا يستقر ولا يمكن فصله بالوسائل الفيزيائية) معلقًا في الماء. عند إضافة عصير الليمون إلى الحليب ، تعيد البروتينات المعلقة تنظيم نفسها لإنتاج التنظيم الذاتي المرئي للخثارة ، والتي تنفصل في مرحلة جديدة. هناك أنواع أخرى من هذه الظاهرة اكتشفها الكيميائيون على مر السنين ، على سبيل المثال ، البلورات السائلة (LC). تتشكل LCs عندما يكون للجزيئات شكل ممدود أو يميل إلى تكوين مجاميع خطية (مثل أكوام الجزيئات واحدة فوق بعضها البعض): تقدم المادة الناتجة مزيجًا من خصائص البلورة والسائل: درجة معينة من الترتيب مثل مادة صلبة (على سبيل المثال ، اتجاه متوازي للجزيئات) لكنها لا تزال تحتفظ بمرونتها (يمكن للجزيئات أن تنزلق بسهولة من بعضها البعض). نشعر جميعًا بالبلورات السائلة في الشاشات المختلفة التي نتفاعل معها يوميًا "شاشات الكريستال السائل" أو شاشات الكريستال السائل ، والتي تستخدم هذه الخصائص المتغيرة لعمل الصور التي نراها على شاشات أجهزتنا. أظهر كل من Fraccia و Jia في عملهم أن الحمض النووي والببتيدات مزدوج الشريطة يمكن أن يولدا العديد من أطوار LC المختلفة بطريقة غريبة جدًا: تتشكل LCs في الواقع في قطرات عديمة الأغشية ، تسمى coacervates ، حيث يتم تجميع الحمض النووي والببتيدات تلقائيًا وترتيبها معًا. . تجلب هذه العملية الحمض النووي والببتيدات إلى تركيزات عالية جدًا ، مماثلة لتلك الموجودة في نواة الخلية ، والتي تزيد 100-1000 مرة عن تلك الموجودة في المحلول الأولي المخفف للغاية (وهو أقصى تركيز يمكن تحقيقه على الأرجح في وقت مبكر من كوكب الأرض). وبالتالي ، يمكن لمثل هذا السلوك العفوي من حيث المبدأ أن يؤيد تشكيل أول هياكل شبيهة بالخلية على الأرض المبكرة ، والتي من شأنها أن تستفيد من مصفوفة LC المرتبة ، ولكن السوائل ، من أجل اكتساب الاستقرار والوظيفة ، وتفضيل النمو و تطور الجزيئات الحيوية البدائية.

لا يكون الفاصل الفاصل بين وقت بدء ظهور هذه الخصائص ذات الترتيب الأعلى واضحًا دائمًا. عندما تتفاعل الجزيئات على المستوى الجزيئي ، فإنها غالبًا ما "تنظم نفسها بنفسها". يمكن للمرء أن يفكر في عملية إضافة الرمل إلى كومة الرمل: عندما يرش المرء المزيد والمزيد من الرمل إلى كومة ، فإنه يميل إلى تكوين حالة نهائية "منخفضة الطاقة" - كومة. على الرغم من أن إضافة حبيبات الرمل قد يتسبب في تكوين بعض الهياكل الجديدة محليًا ، إلا أن إضافة حبة أخرى تؤدي في مرحلة ما إلى حدوث انهيار أرضي في الكومة مما يعزز الشكل المخروطي للكومة.

على الرغم من أننا نستفيد جميعًا من وجود هذه الظواهر ، فقد يفقد المجتمع العلمي جوانب مهمة من الآثار المترتبة على هذا النوع من التنظيم الذاتي ، كما يجادل جيا وفراشيا. قد يكون الجمع بين هذه التأثيرات الجماعية المنظمة ذاتيًا مناسبًا في العديد من مقاييس علم الأحياء وقد يكون مهمًا لتحولات البنية الجزيئية الحيوية في فسيولوجيا الخلية والمرض. على وجه الخصوص ، اكتشف الباحثون أنه يمكن الوصول إلى العديد من الهياكل البلورية السائلة بشكل مستمر ببساطة عن طريق التغيرات في الظروف البيئية ، حتى لو كانت بسيطة مثل التغيرات في الملوحة أو درجة الحرارة نظرًا للظروف العديدة غير المستكشفة ، يشير هذا العمل إلى العديد من الأطوار المتوسطة LC ذاتية التنظيم الجديدة ذات الإمكانات. يمكن اكتشاف الوظيفة البيولوجية في المستقبل القريب.

قد يكون هذا الفهم الجديد للتنظيم الذاتي البوليمري الحيوي مهمًا أيضًا لفهم كيفية تنظيم الحياة ذاتيًا لتصبح تعيش في المقام الأول. إن فهم كيف يمكن للمجموعات البدائية من الجزيئات أن تنظم نفسها في مجاميع تتصرف بشكل جماعي هو وسيلة مهمة للبحث في المستقبل.

"عندما يسمع عامة الناس عن البلورات السائلة ، قد يفكرون في شاشات التليفزيون والتطبيقات الهندسية. ومع ذلك ، فإن قلة قليلة من الناس قد يفكرون على الفور في العلوم الأساسية. لن يربط معظم الباحثين حتى بين LCs وأصول الحياة. نأمل أن يكون هذا سيساعد العمل في زيادة فهم الجمهور لخطابات الاعتماد في سياق أصول الحياة "، كما يقول المؤلف المشارك جيا.

أخيرًا ، قد يكون هذا العمل أيضًا ذا صلة بالمرض. على سبيل المثال ، أشارت الاكتشافات الحديثة المتعلقة بالأمراض بما في ذلك مرض الزهايمر ، ومرض باركنسون ، ومرض هنتنغتون ، و ALS (مرض لو جيريج) إلى انتقالات وانفصال الطور داخل الخلايا مما يؤدي إلى ظهور قطرات عديمة الأغشية كأسباب رئيسية محتملة.

وأشار الباحثون إلى أنه على الرغم من تأثر عملهم بشدة بالوباء ، إلا أنهم بذلوا قصارى جهدهم لمواصلة العمل في ظل عمليات الإغلاق العالمية وقيود السفر.


شاهد الفيديو: Andre ordens lineære homogene difflikninger (شهر فبراير 2023).