Что может разрушить днк человека
Найден эффективный способ разрушить ДНК человека
Ученые Института биомедицинских исследований обнаружили уязвимое место в ДНК человека и животных. Им оказался белок гистон H1, который является основным фактором защиты генома от нестабильности. Мутации в этом соединении приводят к гибели организма. Статья исследователей опубликована в журнале Nature Communications.
Гистоны участвуют в упаковке ДНК, которая обматывается вокруг белков, и помогают ей сворачиваться в спиралевидные структуры. Кроме того, они регулируют активность отдельных генов и некодирующих участков. Существует несколько разновидностей гистонов, однако функции H1 были наименее известны.
Материалы по теме
Нашпиговали
В экспериментах с животной моделью с участием плодовой мухи Drosophila melanogaster ученые установили, что подавление H1 вызывает повреждение ДНК и гибель клеток. Это происходит через потерю регуляции над областями генома, которые обычно находятся в плотном состоянии и почти не активны. В результате накапливаются дефекты в процессе транскрипции (перехода информации из ДНК в молекулы РНК) и появляются R-петли — структуры из ДНК и РНК, которые являются летальными для клетки.
Отличие мухи от людей в том, что у насекомого имеется только один вариант H1, тогда как у человека их семь. Исследователи сначала удалили гистон из зачатков крыльев зародышей дрозофилы, что привело к появлению на свет бескрылых особей. Если же лишить этого белка весь эмбрион, то гибнет весь организм.
РНК-зависимая репарация ДНК
Репарация ДНК: процесс, необходимый для жизни клетки
Автор
Редакторы
В клетке существует специальный механизм, поддерживающий целостность генетической информации. Ультрафиолетовые лучи могут разрушать азотистые основания, входящие в состав ДНК, и служить причиной образования одно- или двухцепочечных разрывов (ДЦР) в этой молекуле. Механизм «залечивания» (репарации) ДНК восстанавливает status quo и является совершенно необходимым для жизни клетки. Нарушения в механизме репарации ДНК служат причиной серьезных заболеваний, таких как пигментная ксеродерма и рак кожи. Оказывается, РНК может служить матрицей для синтеза ДНК во время устранения двухцепочечных разрывов в хромосомной ДНК дрожжей.
РНК выступает в роли матрицы для синтеза ДНК при обратной транскрипции ретровирусов (например, ВИЧ), ретротранспозонов и при поддержании длины теломер (повторяющихся последовательностей ДНК на концах хромосом, необходимых для их стабильности). Никаких указаний на прямое участие РНК как матрицы в репарации хромосом, включая залечивание двухцепочечных разрывов, получено не было, несмотря на то, что РНК присутствует в ядре в большом количестве. В большинстве организмов ДЦР устраняются за счёт гомологичной рекомбинации, или же за счёт негомологичного соединения концов разрыва.
Было обнаружено, что РНК косвенно может участвовать в репарации (негомологичном соединении концов), являясь матрицей для синтеза одноцепочечной ДНК-копии (кДНК), с последующим образованием комплиментарной цепи ДНК.
РНК также участвует в гомологичной рекомбинации в клетках почкующихся дрожжей (Saccharomyces cerevisiae), в которых рекомбинация проходит очень легко. И там РНК действует не напрямую, а посредством своей кДНК, синтезируемой в цитоплазме обратной транскриптазой, ферментом, поставляемым ретротранспозоном Ty.
Образование духцепочечных молекул (так называемых гетеродуплексов) одноцепочечными фрагментами ДНК и РНК возможно как in vitro, так и in vivo, однако прямой гомологичный обмен генетической информации между молекулами РНК и ДНК известен не был.
Авторы статьи, досрочно опубликованной на сайте журнала Nature, утверждают, что РНК может служить матрицей для синтеза ДНК во время репараци ДЦР хромосомной ДНК дрожжей [1]. Репарация осуществляется рибоолигонуклеотидами (одноцепочечными короткими фрагментами РНК), комплиментарными разорванным концам ДНК. Принимая во внимание этот факт и то, что ДНК-полимеразы α и δ, участвующие в репликации дрожжевой ДНК, могут копировать короткие РНК-матрицы in vitro, можно говорить о возможности переноса генетической информации молекулами РНК in vivo за счёт прямого взаимодействия с гомологичными последовательностями хромосомной ДНК.
Открытие синтеза ДНК in vitro и in vivo полимеразами α и δ на матрице РНК-содержащих олигониклеотидов существенно в ситуациях, когда фрагменты РНК оказывается в составе цепи ДНК in vivo, как, например, в случае с митохондриальным геномом млекопитающих. Включение рибонуклеотидных остатков в состав ДНК может происходить в процессе нормального метаболизма ДНК: некоторые ДНК полимеразы могут использовать в качестве субстрата рибонуклеотиды in vitro, a ДНК-лигаза I (фермент, сшивающий фрагменты ДНК) может пришивать к ДНК также и остатки рибонуклеотидов в процессе созревания фрагментов Оказаки in vitro.
Репарация двуцепочечных разрывов «на матрице РНК» четко отличается от открытой ранее РНК/кДНК-зависимой репарации. В первом случае, отсутствует барьер для прямого переноса генетической информации от РНК на хромосомную ДНК. Исходя из этой новой способности РНК, авторы статьи предполагают, что эндогенные РНК могут непосредственно участвовать в залечивании фрагментов ДНК после транскрипции, тем более, что локальная концентрация РНК в данном случае высока. Результаты, представленные в статье, закладывают основы нашего понимания возможных механизмов прямого переноса генетической информации от гомологичных эндогенных РНК к ДНК.
Способность РНК переносить генетическую информацию на гомологичные молекулы хромосомных ДНК открывает новые возможности для направленного изменения генов (gene targeting), учитывая легкость амплификации РНК внутри клетки. Более того, РНК-матрицы, участвующие в репарации ДНК, могут вносить свой вклад в процессы эволюции генома и поддержания его стабильности.
Все за сегодня
Политика
Экономика
Наука
Война и ВПК
Общество
ИноБлоги
Подкасты
Мультимедиа
Общество
Al Jazeera (Катар): вакцина против коронавируса влияет на ДНК человека и разрушает его организм? Это преступление против человечности?
Пользователи социальных сетей активно распространяют сообщения о том, что разрабатываемые вакцины против коронавирусной инфекции covid-19 наносят непоправимый вред организму и способствуют изменению генетической структуры человека. Они называют это преступлением против человечности и скептически относятся к деталям проводимых испытаний. Где правда?
Эти слухи распространились со скоростью лесного пожара после того, как американская компания Pfizer и немецкая компания BioNTech объявили, что их совместно разработанная вакцина на 95% эффективна против covid-19.
Американская компания Moderna объявила аналогичные результаты (эффективность 94,5%) по вакцине, разработанной по той же технологии. Обе вакцины показали свою эффективность в предотвращении тяжелого течения болезни.
Вакцины Pfizer, BioNTech и Moderna основаны на современной технологии, предполагающей встраивание генетического материала в клетки человека. Этот материал стимулирует выработку белка, идентичного белку коронавируса, и, как следствие, иммунный ответ на этот белок.
Вакцина состоит из синтетической копии генетического материала коронавируса, называемого «информационная РНК» или «мРНК», чья задача стимулировать клетки человека на производство множества копий вируса. Эти копии вызывают ответ в иммунной системе и стимулируют её атаковать в случае, если настоящий вирус попытается вторгнуться в организм.
В сообщениях говорится, что вакцины изменяют ДНК человека, то есть его генетическую структуру.
Это утверждение — абсолютная ложь. Антиковидные м-РНК-вакцины не могут изменить генетическую структуру человека, причинить ему вред или разрушить его организм. Более того, они не приводят к созданию генетически модифицированных людей. Все вышеперечисленные утверждения — ложь.
Единственное преступление против человечества — это ложь и теории заговора, вызывающие сомнения у людей и препятствующие работе врачей и правительств по борьбе с пандемией коронавирусной инфекции. На сегодняшний день общее число зараженных коронавирусом в мире превысило 56 миллионов, более 1 350 000 человек скончались.
ДНК-вакцины не изменяют генетическую структуру организма человека. В организм вводится только небольшая часть генетического кода вируса для стимуляции иммунного ответа. Когда антиген распознается иммунной системой, она вырабатывает антитела, которые будут бороться с реальным коронавирусом, когда он попадёт в организм.
Вакцины не меняют ДНК человека и не осуществляют манипуляции с его генами.
Не в первый раз
На самом деле эти обвинения звучат не в первый раз. В мае агентство Reuters опубликовало статью, опровергающую все обвинения. В ней Марк Линас, приглашенный научный сотрудник СAS, опроверг слухи о том, что ДНК-вакцина может менять генетическую структуру живого организма.
Линас сказал Reuters, что не существует вакцины, которая могла бы изменить ДНК человека. Он добавил: «Это просто миф, который намерено распространяют антипрививочники, чтобы создать хаос и вызвать недоверие к вакцинам».
«Генетическая модификация предполагает намеренное введение чужеродной ДНК в ядро клетки человека, а вакцины этого просто не делают. Вакцины работают, обучая иммунную систему распознавать патоген, когда он пытается заразить организм — в основном это делается путем инъекции вирусных антигенов или живых вирусов, которые стимулируют иммунный ответ за счет выработки антител», — сказал Линас.
Линас добавил: «ДНК (в ДНК-вакцинах) не встраивается в ядро клетки, поэтому она не способствует изменению генетической структуры человека».
Доктор Пол МакКрей, профессор педиатрии, микробиологии и внутренних болезней в Университете Айовы, рассказал Reuters по электронной почте, как будут работать разрабатываемые вакцины против covid-19: «В случае covid-19 основным белком, используемым для укрепления иммунной системы, является спайковый белок вируса».
Контекст
El Universal: 80% мексиканцев готовы вакцинироваться «Спутником V»
The Conversation: что известно о вакцинах Pfizer, Moderna, Sanofi и «Спутник»
Обозреватель: вакцина Moderna — вопросов больше, чем ответов
Science: вакцины Pfizer и BioNTech — результаты обнадеживают?
Al Jazeera: два главных преимущества чудо-вакцины компании Moderna
Таким образом, единственная задача — это стимулировать организм для выработки антител и Т-клеток, которые предотвратят заражение вирусом или убьют любые инфицированные клетки, чтобы предотвратить или уменьшить тяжесть заболевания. Вот что происходит, если вы заразитесь вирусом естественным путем, но вакцина исключает риск серьезного течения болезни.
Статья Reuters подтвердила, что будущая вакцина против COVID-19 не будет изменять генетическую структуру человека. ДНК-вакцины не интегрируют ДНК вируса в ядро клетки его реципиента, а вместо этого вводят часть ДНК или РНК вируса в ткани, чтобы стимулировать иммунный ответ в организме.
Каковы механизмы проведения испытаний вакцин против covid-19 и как обеспечивается их безопасность?
Чтобы проверить эффективность и безопасность экспериментальных вакцин против covid-19, исследователи проводят клинические испытания на десятках тысяч добровольцах. Как правило, их поровну делят на две группы, одна из которых получает плацебо. Таким образом тестируют вакцины компании BioNTech и Moderna.
Подробности клинических испытаний представлены ниже:
Кто проводит клинические испытания?
Американская компания Pfizer проводит клинические испытания вакцины против коронавируса, в которых приняли участие почти 44 тысячи человек в США, Бразилии, Южной Африке и Турции. Все люди принимают участие в испытаниях вакцины на добровольной основе. Каждому добровольцу делают две прививки с интервалом в три недели, а затем учёные следят за их состоянием.
Что касается компании Moderna, то она проводит клинические испытания вакцины в сотрудничестве с Национальным институтом здравоохранения США, который участвует в финансировании исследований и разработке вакцины. Тестирование проводится только на территории США. В нем принимают участие 30 тысяч добровольцев, каждому из которых делают две прививки с интервалом в четыре недели.
Знают ли участники испытаний, кто из них получал вакцину, а кто плацебо?
Нет, даже медсестра, делающая инъекции участникам, не знает этого. Плацебо — это просто физиологический раствор без какого-либо терапевтического действия.
Как обеспечить эффективность вакцины?
Добровольцы, участвующие в испытаниях вакцины, продолжают вести обычную жизнь. После прививки они возвращаются домой и продолжают работать или учиться. Как и все остальные люди они должны соблюдать профилактические меры, будь то самоизоляция или масочный режим.
В течение нескольких дней после прививки некоторые участники естественным образом заболевают covid-19. Об этом неизбежно становится известно, поскольку участники испытаний должны регулярно информировать учёных о любых симптомах, которые у них проявились. Таким образом, любой подозрительный побочный эффект подлежит тщательному исследованию.
Если вакцина эффективна, количество случаев, зарегистрированных среди участников, получивших реальную вакцину, будет меньше, чем количество случаев среди тех, кто получил плацебо.
Необходимо получить достаточно большую разницу, чтобы исключить искажение результатов. Исследователи используют методы статистического анализа, помогающие понять минимальный порог эффективности. Например, достижение 100% эффективности означает, что не было зарегистрировано ни одного случая заболевания у людей, которые получили реальную вакцину, но было много заболевших среди тех, кто получил плацебо.
Главная цель вакцины против коронавируса — не предотвратить передачу коронавирусной инфекции, а, скорее, снизить количество людей, страдающих заболеванием covid-19. Вакцина будет считаться высокоэффективной, если ей удастся снизить тяжесть заболевания.
Если вакцина будет успешно защищать людей от коронавируса, то мы достигнем желаемой цели в области общественного здравоохранения, даже если будут продолжать выявлять больных коронавирусом.
Будут ли добровольцев намеренно заражать вирусом?
Нет, ученые намерены только зафиксировать, есть ли разница «в реальной жизни» между людьми, получившими вакцину от covid-19, и теми, кто не вакцинировался.
Пока в мире нет на 100% эффективного лекарства от covid-19 было бы неэтично намеренно подвергать людей заражению коронавирусом, хотя учёные уже предлагали провести подобные испытания на молодых людях.
Зачем использовать плацебо вместе с вакциной?
Если бы исследование ограничивалось наблюдением за состоянием 10 тысяч человек, в том числе 100 заразившихся covid-19, то как можно было бы узнать о степени эффективности вакцины? Может быть, без вакцины было бы такое же количество заболевших, а может быть, вдвое или в 10 раз больше.
Следовательно, единственный способ определить эффективность — это сравнить результаты людей, которым ввели вакцину против коронавируса, с теми, кому ввели плацебо.
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.
Биологическое действие ионизирующего излучения.
Тема: Биологическое действие ионизирующего излучения.
Ионизирующее излучение было открыто в 1895 году Вильгельмом Конрадом Рентгеном в Германии, который зафиксировал неизвестные ранее лучи, которые проникали сквозь тело человека. Эти лучи, однако, не были связаны с естественной радиоактивностью. Рентген получил их в электронной лампе, разгоняя поток электронов от одного электрода к другому. Это открытие вдохновило других учёных искать таинственные лучи, и в 1896 году было сделано следующее открытие: французский физик Анри Беккерель изучал минеральный образец урана и обнаружил, что он испускал лучи того же самого типа, что и лучи Рентгена. Беккерель обнаружил явление естественной радиоактивности.
Теперь поиск химических элементов, испускающих радиацию, стал более целенаправленным. В 1898 году учёные Мария и Пьер Кюри выделили два радиоактивных элемента: полоний и радий. Радий, который является высоко радиоактивным химическим элементом, скоро оказался полезным в медицине. А в то время об опасности вредного воздействия излучения на организм не было известно.
Многие из первопроходцев в области медицины и научных исследований были облучены, и в течение первых десятилетий прошлого столетия некоторые из них погибли от лучевой болезни.
В 1928 году на Международном Конгрессе по радиологии в Стокгольме была основана международная организация – сегодня известная, как Международная Комиссия по Радиационной Защите (МКРЗ). МКРЗ собирает информацию о воздействии радиации на здоровье и выпускает рекомендации по радиационной защите.
Воздействие ионизирующего излучения на вещество.
Любое вещество, поглощая энергию солнечного излучения, нагревается. Воздействие солнечного излучения на биологическую ткань приводит к биологическим эффектам (например, загар на теле человека). Так же и ионизирующее излучение воздействует различным образом на живую и неживую материю.
Тело человека поглощает энергию и находится под биологическим воздействием ионизирующего излучения. Чтобы понять, как ионизирующее излучение воздействует на нашу биологическую ткань, исследуем процесс на уровне элементов, составляющих ткань, то есть на уровне клетки.
Клетка и молекула ДНК живого организма.
Генетический материал человека состоит из 46 хромосом, составляющих 23 пары. Внутри хромосом находится молекула ДНК, которая является сложнейшей макро-молекулой. Молекула ДНК состоит их двух цепочек в форме двойной спирали, растянув которые можно получить нить длинной около 1,5 метра
Четыре базы, названные А, С, G, Т, связывают обе спирали вместе очень оригинальным способом. А в одной спирали всегда соединяется с Т в другой спирали, С всегда соединяется с G. В случае, если одна спираль повреждена, другая служит моделью для восстановления.
Деление клетки в организме.
Клетки могут разрушиться или быть повреждены вследствие каких-либо причин. Чтобы позволить тканям тела и органам поддерживать свои функции, клетка делится с образованием двух нормальных, здоровых дочерних клеток, идентичной материнской клетке, которые заменяют повреждённую клетку.
Когда клетка делится, обе цепочки каждой молекулы ДНК разделяются, каждая затем становится частью новой спирали ДНК и в результате – мы имеем две новые клетки.
Полный процесс деления занимает от двух минут до двух часов – это очень чувствительный период в жизни клетки. Повреждение ДНК во время этого процесса может привести к различным последствиям. Однако, способность клетки к восстановлению исправит большинство дефектов прежде, чем закончится образование новой клетки.
Повреждение ДНК происходит случайно, или в результате воздействия на неё ядовитых веществ, вирусов, ультрафиолетового или ионизирующего излучения.
Воздействии ионизирующего излучения на ДНК.
Некоторые клетки являются наиболее чувствительными к ионизирующему излучению, но все они чувствительны в период деления. Это означает, что растущая ткань или ткань, которая имеет высокую скорость деления клеток, более чувствительна к ионизирующему излучению, чем другие ткани. Вот почему дети, а особенно плод беременной женщины более чувствительны к излучению, чем взрослые. По той же причине клетки раковой опухоли более чувствительны к излучению, чем здоровая ткань, так как раковая опухоль растёт очень быстро за счёт частого деления раковых клеток. Эта особенность опухоли используется для лечения рака при помощи облучения раковых клеток.
Прямые и косвенные эффекты облучения.
Ионизирующее излучение может воздействовать на ДНК непосредственно или косвенно. Наши клетки состоят на 65-75% из воды. Поэтому, наиболее вероятная молекула, которая подвергается воздействию ионизирующего излучения молекула воды. Излучение ионизирует молекулы воды, приводя к образованию различных химических активных веществ. Эти вещества, которые называются свободными радикалами, могут воздействовать на молекулу ДНК. Прямое воздействие имеет менее важное значение, поскольку оно менее вероятно. Чтобы вызвать прямой эффект, ионизирующее излучение должно разрушить молекулу ДНК.
Бета- и гамма-излучения вызывают низкую плотность ионизации, поэтому вероятность повреждения обеих цепочек спирали ДНК относительно небольшая. Обычно ущерб наносится только одной цепочке или одной базе, и это повреждение может быть восстановлено относительно эффективными функциями восстановления организма. Альфа-излучение вызывает высокую плотность ионизации. При этом возникает большая вероятность разрушения обеих цепочек ДНК. Поскольку генетическая модель клетки, таким образом, разрушается, вероятна ошибка в процессе восстановления клетки, что может даже привести к гибели клетки.
Действие радиации на организм человека.
Существуют различия между последствиями радиационного воздействия, которые возникают вскоре после облучения – острые последствия – и последствиями, которые будут наблюдаться намного позже – хронические последствия.
Острые последствия облучения.
Острые последствия обусловлены большой дозой облучения тела или органа человека за короткий срок, и в большинстве случаев приводят к гибели клеток организма. При превышении порогового значения повреждения неизбежны, и они увеличиваются с увеличением дозы. Индивидуальное пороговое значение может быть разным, и это может изменить степень повреждения каждого индивидуума. Острая лучевая болезнь и повреждение плода у беременных – примеры острых повреждений организма в результате воздействия ионизирующего излучения.
Острая лучевая болезнь.
Клетки, которые являются наиболее чувствительными к воздействию радиации – клетки с высокой частотой деления. Поэтому в первую очередь ионизирующее излучение будет воздействовать на кроветворные органы (красный костный мозг), особенно чувствительные к ионизирующему излучению. Кратковременная доза облучения на всё тело более, чем 1000 мЗв (100 бэр) приведёт к острой лучевой болезни. Множество клеток и, следовательно, большие части живой ткани будут повреждены или погибнут. Функции облучённого органа будут нарушены. Последствия интенсивного облучения организма в дозах, превышающих пороговое значение, иногда проявляются уже через час или два: человек начнёт чувствовать слабость и начнётся рвота. Эти признаки обычно уменьшаются после двух дней, и в течение двух-трёх недель – самочувствие человека улучшается. Однако, за это время число белых кровяных клеток существенно уменьшится, уменьшится и сопротивление организма заразным болезням. Это может привести к воспалительным болезням с высокой температурой, диарее и кровотечениям. Если человек поправляется от острого облучения, то останется риск хронических последствий облучения.
Незамедлительное и целенаправленное квалифицированное лечение увеличивает процент выживания.
Генетические нарушения в организме.
Различают следующие виды воздействия на клетки организма вследствие облучения в зависимости от поглощённой дозы облучения и радиоустойчивости клетки:
— Без изменений – облучение не влияет на клетку
— Клетка восстанавливает молекулу ДНК
Молекула ДНК получает ложную информацию, ведущую к мутации клетки. Мутации не обязательно отрицательные, но они могут также привести к генетическим нарушениям и раковым заболеваниям.
Хронические последствия облучения.
Рак и наследственные болезни расцениваются как хронические последствия действия радиационного облучения.
Пороговое значение дозы облучения для хронических последствий отсутствует. Чем больше доза облучения, тем выше вероятность заболевания.
Клетка, у которой генетический код был изменён, может развиться в раковую клетку. Рак – болезнь, вызванная бесконтрольным делением мутирующих клеток. Примерно 20% всех смертных случаев в мире – от раковых болезней. Признаки лейкемии, вызванной ионизирующим излучением, обнаруживаются через 3-7 лет после облучения. Другие виды раковых болезней развиваются более длительное время.
Наследственные изменения в потомстве.
ДНК в половых клетках, также могут быть повреждены ионизирующим излучением. Эти повреждения могут быть переданы следующему поколению. Но для того, чтобы это случилось, дефект клеток должен быть унаследован от обоих родителей. Необходимые условия передачи генетических изменений следующему поколению:
— Хромосома в половой клетке повреждена.
— Повреждены одинаковые хромосомы в клетках отца и матери.
— Эмбрион должен развиться. Шансы эмбриона выжить уменьшаются, если клетки повреждены.
Эти условия объясняют, почему наследственные последствия нанесения вреда организму настолько трудно оценить. Вероятность каждого условия мала. Вероятность того, что все три условия выполняются одновременно – чрезвычайно мала.