Konstrukcja szczepionki mRNA
Adrian Macion
Zakład Genetyki Bakterii
Instytut Mikrobiologii
SKN Biologii Molekularnej
Uniwersytet Warszawski
az.macion@student.uw.edu.pl
W 2020 roku została opracowana i wprowadzona do powszechnego użytku pierwsza szczepionka przeciwko SARS–CoV-2 firm Pfizer-BioNTech, powszechnie znana pod nazwą Comirnaty (BNT162b2). Głównym składnikiem szczepionki jest syntetyczne mRNA, które po wprowadzeniu do komórek ulega translacji i pozwala na ekspresję białka kolca wirusa. Powstałe białko jest wykrywane przez system odpornościowy organizmu, a wytworzona na drodze aktywacji immunologicznej odpowiedź i pamięć skutecznie chroni przed możliwą infekcją wirusową w przyszłości (układ odpornościowy, który już raz miał kontakt z antygenem, wytwarza komórki pamięci pozwalające na szybszą reakcję w przypadku powtórnego kontaktu; mechanizm ten nie prowadzi do uniemożliwienia infekcji, ale znacząco skraca jej czas trwania i zmniejsza powikłania).
Epigenetyka nowotworów
Adrian Macion
Zakład Genetyki Bakterii
Instytut Mikrobiologii
SKN Biologii Molekularnej
Uniwersytet Warszawski
az.macion@student.uw.edu.pl
Artykuł ten omawia jedno z zagadnień, które znajduje się w kursie „Epigenetyka” utworzonego w ramach projektu KNBM Open University.
Struktura chromatyny określa stan, w którym informacja genetyczna w postaci DNA jest zorganizowana w komórce. Ta organizacja genomu w precyzyjną zwartą strukturę ma duży wpływ na zdolność genów do aktywacji lub wyciszenia. Epigenetyka, pierwotnie zdefiniowana przez Waddingtona jako „interakcje przyczynowe między genami i ich produktami, które tworzą fenotyp”, obejmuje zrozumienie struktury chromatyny i jej wpływu na funkcję genów. Definicja Waddingtona początkowo odnosiła się do roli epigenetyki w rozwoju embrionalnym; jednak ponieważ epigenetyka jest zaangażowana w wiele różnych procesów biologicznych – jej definicja ewoluowała z biegiem czasu. Obecna definicja epigenetyki to „badanie dziedzicznych zmian w ekspresji genów, które zachodzą niezależnie od zmian w pierwotnej sekwencji DNA”. Większość z tych dziedzicznych zmian powstaje podczas różnicowania i jest stabilnie utrzymywana przez wiele cykli podziału komórki, umożliwiając komórkom posiadanie odrębnej tożsamości przy jednoczesnym zachowaniu tej samej informacji genetycznej. Ta dziedziczność wzorców ekspresji genów jest utrzymywana przez modyfikacje epigenetyczne, które obejmują metylację zasad cytozyny w DNA, potranslacyjne modyfikacje białek histonowych, a także pozycjonowanie nukleosomów wzdłuż DNA. Uzupełnienie tych modyfikacji, łącznie określanych jako epigenom, zapewnia mechanizm różnorodności komórkowej poprzez regulowanie, do jakiej informacji genetycznej może uzyskać dostęp maszyneria komórkowa. Niewłaściwe utrzymanie dziedzicznych znaków epigenetycznych może skutkować nieprawidłową aktywacją lub zahamowaniem różnych ścieżek sygnałowych i prowadzić do stanów chorobowych, takich jak nowotwór.
Ostatnie postępy w dziedzinie epigenetyki wykazały, że ludzkie komórki nowotworowe, oprócz licznych zmian genetycznych, zawierają globalne nieprawidłowości epigenetyczne. Te genetyczne i epigenetyczne zmiany są kluczowe na wszystkich etapach rozwoju nowotworu. Genetyczne pochodzenie nowotworu jest powszechnie akceptowane; jednak ostatnie badania sugerują, że to zmiany epigenetyczne mogą być kluczowymi zdarzeniami inicjującymi w niektórych jego postaciach. Fakt, że aberracje epigenetyczne, w przeciwieństwie do mutacji genetycznych, są potencjalnie odwracalne i mogą zostać przywrócone do ich normalnego stanu za pomocą terapii epigenetycznej, czyni wszelkie badania epigenetyczne obiecującymi i istotnymi terapeutycznie.
Techniki sekwencjonowania – dobry początek
Sequencing techniques – that’s a good start
Paulina Smaruj
Wiceprezes, Koło Naukowe Biologii Molekularnej UW
Sekwencjonowanie stało się codziennością współczesnej biologii. Techniki sekwencjonowania wykorzystują metody biochemiczne do określenie właściwej kolejności nukleotydów w makromolekułach DNA. Wynikiem sekwencjonowania jest ciąg znaków ze zbioru {A, C, T, G, N}, gdzie N oznacza nukleotyd, co do którego nie mamy pewności. Pierwszą metodą była technika Sangera stworzona w 1977 roku na Uniwersytecie w Cambridge, następną (i znaczenie rzadziej wspominaną) – Maxama z Uniwersytetu Harvarda (rok 1980).
Techniki sekwencjonowania – i stała się światłość!
Sequencing techniques – let there be light!
Paulia Smaruj
Wiceprezes, Koło Naukowe Biologii Molekularnej UW
Pierwsze techniki sekwencjonowania były przełomowe. Pokazały człowiekowi, że poznanie dokładnej kolejności nukleotydów w makromolekułach DNA jest możliwe. Co było kolejnym celem? Robienie tego szybciej, z większą dokładnością i mniejszym nakładem finansowym. Proszę Państwa, wkraczamy w technologie NGS – Next Generation Sequencing, zwane też technikami wysokoprzepustowymi (High Throughput Sequencing Technologies).
Lakoniczna charakterystyka technik sekwencjonowania II generacji:
- Generowanie milionów krótkich odczytów równolegle.
- Zwiększenie szybkości sekwencjonowania w porównaniu z technologiami I generacji.
- Obniżenie kosztów sekwencjonowania.
- Wynik sekwencjonowania jest otrzymywany bez potrzeby wykonywania elektroforezy DNA.
Inaktywacja chromosomu X (lionizacja)
Jakub Czarny
Wydział Lekarski, Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu
Koło Naukowe Biologii Molekularnej UW
Jest to proces kompensacyjny wyrównujący poziom ekspresji genów zlokalizowanych na chromosomie X u osobników obu płci. Na etapie wczesnej embriogenezy dochodzi do losowej inaktywacji chromosomu X u samic ssaków łożyskowych. Zmiana ta przekazywana jest każdej komórce potomnej podczas podziałów mitotycznych. Skondensowany chromosom jest widoczny w komórkach jako tzw. chromatyna płciowa, zwana ciałkiem Barra, leżąca na obrzeżu jądra komórkowego. W przypadku osobników z nadmierną liczbą chromosomów X (osoby z trisomią chromosomu X o kariotypie 47, XXX oraz z zespołem Klinefeltera o kariotypie 48, XXXY i 49, XXXXY) inaktywacji ulegają wszystkie dodatkowe chromosomy X (aktywny pozostaje tylko jeden chromosom). Chromosom X jest reaktywowany podczas oogenezy.
Molekularny mechanizm indukcji oraz przebieg apoptozy wywołany przez komórki NK
Dominika Kalinowska
IX LO im. Klementyny Hoffmanowej w Warszawie
Wrodzona odpowiedź immunologiczna pozwala na błyskawiczne rozpoznanie i unieszkodliwienie patogenów tudzież nieprawidłowych komórek. Komórki NK (Natural Killer) wywołują śmierć komórek nowotworowych lub zakażonych wirusami. W poniższej pracy przedstawione są dwa najważniejsze mechanizmy wykrywania nieprawidłowych komórek, dzięki którym NK mogą indukować ich apoptozę.
Jak działa zmysł nawigacyjny ptaków?
Patrycja Piotrowska
IX Liceum Ogólnokształcące im. Klementyny Hoffmanowej w Warszawie
Ptaki są zwierzętami potrafiącymi odbywać migracje nawet na wiele tysięcy kilometrów, bezbłędnie orientując się̨ przy tym w przestrzeni. Jakich w takim razie używają̨ sposobów na nawigację? Jak ich mózg przetwarza informacje, pozwalające im nawigować́?
Nawigacja na długim dystansie składa się̨ z kilku faz. Na początku, gdy ptak jest oddalony od celu o ponad 200 km, korzysta z informacji, których dostarcza mu jego wewnętrzny kompas słoneczny, gwiezdny i geomagnetyczny. W drugiej fazie, kiedy odległość́ ptaka od celu wynosi od 200 km do 1 km, ważne są̨ dla niego wyuczone wcześniej mapy, bazujące na wzroku, węchu i zmyśle magnetycznym. W ostatniej fazie, gdy zwierzę̨ dzieli tylko kilometr od końca wędrówki, jako punkty orientacyjne służą̨ mu charakterystyczne elementy terenu.
Studenckie Czasopismo Naukowe Eureka! 