Студопедия — Нанороботы на основе бактериофага Т4 - будущая вакцина против рака
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Нанороботы на основе бактериофага Т4 - будущая вакцина против рака






Биологи во главе с Майклом Россманом получили детальное изображение процесса инфекции бактерии E. Сoli бактериофагом Т4. По ним исследователи восстановили процесс покалывания клеточной мембраны вирусом. В течение этого процесса бактериофаг изменяет форму своего основания (формой похожего на цветок) для того, чтобы эффективно присоединиться к клеточной мембране и проколоть ее специальным "стержнем", который выдвигается по мере того, как основание изменяет свою форму. Для того, чтобы добиться такой трансформации основания, ряд белков, его составляющих, изменяют свою форму. С помощью криоэлектронной микроскопии команда исследователей получила ряд изображений основания, по которым была восстановлена динамика процесса. По результатам исследователей был составлен видеофильм, который объясняет, как работает механизм "впрыска" бактериофага Т4. Исследователи надеются, что знание механизма работы иньектора бактериофага поможет в будущих методах доставки лекарств.

Бактериофаг Т4 – настоящий «Tyrannosaurus Rex» среди вирусов, поэтому это наилучший объект для исследований (размеры его составляют порядка 100 нм в длину и ширину). Т4 также «стволовой вирус», так как имеет ствол с прикрепляющимися к нему отростками для захвата бактерии. В 1 мм3 обыкновенной воды существует обычно около миллиарда фагов.

Исследования были проведены двумя институтами: Purdue Institute (США) и Институтом биоорганической химии (Москва). Ранее исследователи узнали структуру основания бактериофага Т4 и построили ее точную модель. Теперь же стала известна механика процесса иньекции.

Основание бактериофага Т4 состоит из 16 различных типов белков. Перед иньекцией эти протеины собираются вместе, формируя гексагональную структуру.

Вирус Т4 (см. рис.1) состоит из икосаэдральной головки, содержащей вирусную ДНК, ствола, основания ствола и стволовых отростков – шести длинных и шести коротких. Длинные отростки сперва находят E.Coli, а, затем короткие прочно прикрепляются к клетке. Основание при этом передает импульс в ствол, который сокращается, как мускул, выдавливая из себя вирусную ДНК в клетку-хозяина. Основание вируса управляется как прокалывающим устройством, расположенным у ствола, и энзимом, режущим мембрану клетки E. Coli. Этот энзим делает отверстие нанометровых размеров в мембране клетки, через которое вирусная ДНК поступает в клетку-хозяина. E. Coli, таким образом, инфицируется и биохимическая машина клетки продуцирует новые фаговые частицы, и, в конце концов, клетка гибнет. «Для начала наше исследование показывает структуру белков, входящих в состав основания вблизи ствола (так называемого биохимического прокалывающего устройства), и их роль в проникновении вирусной ДНК через мембрану клетки», - сказал Россман.

В январском выпуске «Nature», 2002г. описывается, как вирус использует иглоподобное биохимическое прокалывающее устройство для инфицирования клетки- хозяина E. Coli. “Мы показали, что это сложная биохимическая машина, позволяющая вирусу эффективно внедряться в клетку-хозяина. Основание ствола вируса играет основную роль в этом процессе, ”- говорит Майкл Россман.

На рис. 2 представлено строение белков основания, смоделированное с помощью программного обеспечения «SPIDER». Данные для модели получены при исследовании 418 микрофотографий замороженных вирусных частиц. Область, обозначенная (gp27-gp5*-gp5c)3 – биохимическое прокалывающее устройство. Наибольшая активность прокалывающего энзима наблюдается посредине «иглы». Рис. а – стереофотография основания, рис. b – его молекулярная структура. 1 ангстрем = 1/100000 см.

Также было установлено, что при приближении к клеточной мембране основание деформируется – становится похожим на плоскую звезду. Это облегчает контакт с мембраной и сопутствует внедрению в нее «иглы».

Подобные исследования всегда связаны с исследованиями в нанотехнологическом молекулярном производстве. На базе этих знаний можно прогнозировать появление антибиотиков высокой эффективности действия.

 

"Теперь мы построили модель того, как работает белковая машина иглового впрыска ДНК бактериофага", говорит Россман.

"У вирусов талант в доставке своей ДНК внутрь живых клеток. Поэтому мы можем использовать некоторые из видов вирусов для доставки здоровой ДНК внутрь раковых клеток" - говорит исследователь Лейман. "Белковое основание фага Т4 может с таким же успехом поражать человеческие клетки. Поэтому логично использовать наше знание о механизме впрыска фага в доставке лекарств к раковым клеткам."

На основе вирусов ученые предполагают создать устройство генной терапии нанометровых масштабов, которое будет лечить отдельные клетки.







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 1910. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Закон Гука при растяжении и сжатии   Напряжения и деформации при растяжении и сжатии связаны между собой зависимостью, которая называется законом Гука, по имени установившего этот закон английского физика Роберта Гука в 1678 году...

Характерные черты официально-делового стиля Наиболее характерными чертами официально-делового стиля являются: • лаконичность...

Этапы и алгоритм решения педагогической задачи Технология решения педагогической задачи, так же как и любая другая педагогическая технология должна соответствовать критериям концептуальности, системности, эффективности и воспроизводимости...

Седалищно-прямокишечная ямка Седалищно-прямокишечная (анальная) ямка, fossa ischiorectalis (ischioanalis) – это парное углубление в области промежности, находящееся по бокам от конечного отдела прямой кишки и седалищных бугров, заполненное жировой клетчаткой, сосудами, нервами и...

Основные структурные физиотерапевтические подразделения Физиотерапевтическое подразделение является одним из структурных подразделений лечебно-профилактического учреждения, которое предназначено для оказания физиотерапевтической помощи...

Почему важны муниципальные выборы? Туристическая фирма оставляет за собой право, в случае причин непреодолимого характера, вносить некоторые изменения в программу тура без уменьшения общего объема и качества услуг, в том числе предоставлять замену отеля на равнозначный...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия