Митохондрии давно известны своей самостоятельностью: считается, что они могут размножаться и воевать друг с другом, не «советуясь» с остальной клеткой. Новое исследование обнаружило границу независимости митохондрий: оказалось, что большая часть мутаций, возникающих в их ДНК, не передается по наследству. Потомкам же достаются только «разрешенные» мутации, которые каким-то образом удалось «согласовать» с ядерным геномом.

Митохондрия в электронном микроскопе

©  CNRI/Science Photo Library/Getty Images

В поисках объяснения для этого феномена большая группа британских ученых подробно изучила наследование митохондриальной ДНК у более чем 1500 пар мать-ребенок.

Каждая клетка человека несет в себе сотни или даже тысячи митохондрий. Если все они содержат одинаковую последовательность ДНК, это называют гомоплазмией, если же в клетке можно найти разные варианты митохондриальной ДНК, говорят о гетероплазмии. Среди полутора тысяч матерей и их детей у 45% ученые обнаружили гетероплазмию, то есть в цитоплазме их клеток по меньшей мере 1% митохондрий содержал варианты последовательностей, отличающиеся от остальных митохондрий в клетке. Все эти варианты можно разделить на три группы: передающиеся по наследству (одинаковые у матери и ребенка), потерянные в поколении (есть только у матери) или новообразованные (появляются только у ребенка). Оказалось, что первых — наследуемых — было существенно больше (почти 20%), чем потерянных или новых (около 6%).

Затем исследователи сравнили свой список вариантов последовательностей с крупнейшими базами данных по митохондриальной ДНК. Оказалось, что у участников эксперимента есть новые, ранее неизвестные варианты, до сих пор не попавшие в эти базы. Однако их шанс перейти по наследству к ребенку оказался почти в пять раз ниже, чем у известных вариантов. Получается, что по каким-то причинам матери «предпочитают» передавать потомству более распространенные варианты. Впрочем, здесь логика, скорее всего, строго обратная: какие-то варианты получают наибольшее преимущество перед другими и поэтому лучше выживают в яйцеклетке и переходят к ребенку.

Тем не менее теперь у нас есть первые свидетельства того, что преимущество получают не только самые жизнеспособные, но и наиболее «соответствующие» ядру митохондрии. И это может стать ответом на вопрос, почему после пересадки ядра в новую яйцеклетку здоровые митохондрии нередко становятся мутантами. Возможно, это ядерные гены провоцируют их неравномерное выживание.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science  
Источник: chrdk.ru

Уважаемые студенты!

Ликвидация задолженностей по модулям и практическим занятиям согласно графику работы компьютерного класса. График размещен на кафедре.

Метод Slide-seq создает карты клеточных взаимоотношений в тканях с высоким разрешением без использования микроскопа. Новая методика, разработанная учеными из Института им. Броада в Массачусетском технологическом институте и Гарварде, дает беспрецедентное представление о клеточной организации тканей. Этот метод, известный как Slide-seq, использует генетическое секвенирование для построения подробных трехмерных карт тканей, показывающих не только разнообразие типов клеток, но и то, где они расположены и какие функции выполняют.

Трехмерная реконструкция девяти кубических миллиметров гиппокампа мыши, 

профилированных с помощью Slide-seq (цвета обозначают разные типы клеток)

© Macosko/Chen labs

Поскольку в данном случае не требуется специализированное оборудование для визуализации, эта технология может использоваться учеными в различных областях биологии, генетики и медицины, которые хотят посмотреть на клеточную структуру тканей или наблюдать, где конкретно в ткани, органе или даже целом организме действуют определенные гены.

Такая платформа предлагает беспрецедентные представления о клеточной структуре тканей, о роли, которую играют гены в различных тканях, а также о последствиях травм или других возмущений для ткани, предоставляя исследователям богатые схемы функций тканей.

Техника начинается с покрытого резиной предметного стекла или «шайбы», которая заполнена микрочастицами, или «бусинками», с уникальными штрих-кодами ДНК. Ученые последовательно генерировали данные, которые позже позволяют пользователям определять, откуда происходит чтение последовательности в массиве «бусинок».

Чтобы продемонстрировать возможности инструмента, команда использовала Slide-seq для локализации типов клеток в мозжечке и гиппокампе в мозге мыши, выделяя подробные структуры, включая слой клеток толщиной в одну клетку. Применив Slide-seq к срезам мозжечка мыши, команда выявила полосы изменения активности генов в ткани, паттерны, которые указывают пространственно определенные субпопуляции, которые не были обнаружены при использовании традиционного метода секвенирования отдельных клеток.

Исследователи также продемонстрировали, что наложение ряда кусочков ткани может выявить трехмерную организацию ткани и клеточную функцию, генерируя анимированную трехмерную реконструкцию гиппокампа мыши, которую можно настраивать для отображения различных типов клеток или экспрессии отдельных генов.

Статья опубликована в журнале Science

Источник: scientificrussia.ru

Ученые института Солка обнаружили, что моторные нейроны получают множество сигналов, чтобы успешно перемещаться к месту назначения в организме, — пишет eurekalert.org со ссылкой на Neuron.

Моторные нейроны (зеленые) выходят из спинного мозга (красные) и входят в периферию тела, чтобы соединиться с мышцами. Справа: двигательные нейроны (белая стрелка) без мутации p190 находятся внутри спинного мозга.

© Salk Institute

 «В нервной системе насчитывается 100 триллионов соединений, управляемых 20 000 генов, из которых, как известно, примерно 10 семейств генов участвуют в управлении аксоном. Мы хотели понять, какие умные генетические системы используются природой для подключения самой сложной биологической машины во Вселенной, — говорит профессор Солка Сэмюэль Пфафф — старший автор и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза. — Таким образом, мы решили исследовать, как моторные нейроны находят свои связи с мышцами в теле, что очень важно для нашего мозга в деле передачи информации нашим мышцам для обеспечения движения».

При более тщательном изучении исследователи обнаружили, что двигательные нейроны поднимаются по краю спинного мозга, а не выходят должным образом для достижения своих целей в мышцах. Команда определила ген, отсутствие которого вызывает эту вредную мутацию — p190, который, как ранее было известно, играет роль в подавлении рака.

Исследователи организовали серию экспериментов, чтобы изучить, как p190 влияет на аксоны, покидающие спинной мозг. Они обнаружили, что, хотя аксоны обычно притягиваются к белку в спинном мозге, называемому нетрином, в течение короткого промежутка времени p190 действует как ослепляющий фактор, поэтому аксоны игнорируют нетрин и выводятся за пределы спинного мозга. Без p190 аксоны притягиваются к нетрину и не покидают спинной мозг должным образом, поэтому никогда не соединяются с мышцами.

Пфафф — руководитель кафедры Бенджамина Х. Льюиса — добавляет: «Эти результаты обеспечивают понимание невообразимой сложности, которая характеризует общение клеток друг с другом».

Статья опубликована в журнале Neuron

Источник: scientificrussia.ru