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Was ist eine Replikatlinie?

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Der Methodenabschnitt in einem Papier, das ich gerade lese, erwähnt Zeilen replizieren.
Beispiel: "Wir haben 10 Replikatlinien aus einem einzigen Klon gegründet". Dies steht im Zusammenhang mit experimenteller Evolution und künstlicher Selektion von Chlamydomonas in einem Labor.

Können Sie mir bitte erklären, was eine Replikatleitung ist?

Hier ein Hinweis auf das Papier:
Collins, S., Sültemeyer, D. & Bell, G. (2006). Zurückspulen des Bandes: Algenauswahl angepasst an hohe $CO_2$ bei aktuellen und pleistozänen Werten von $CO_2$. Evolution 60, 7, 1392-401. DOI: 10.1111/j.0014-3820.2006.tb01218.x


Im Kontext der experimentellen Evolution sind Replikatlinien einfach separate experimentelle (oder Kontroll-)Linien, die zu Beginn des Experiments aus der Gründerpopulation erstellt werden. In diesem Papier müssen die Autoren 10 separate experimentelle Linien erstellt haben, die sich dann in unterschiedlichen Kohlendioxidkonzentrationen entwickelten. Zum Beispiel werden 10 getrennte Algen-Aliquots aus derselben Quellpopulation gezogen und dann getrennt dem Selektionsmittel unterzogen. Diese Replikatlinien sollten getrennt bleiben und nicht vermischt oder gekreuzt werden.

Replikationslinien sind aus mehreren Gründen in der experimentellen Evolution nützlich. Da Sie eine Population untersuchen, die einem Selektionsdruck ausgesetzt ist, erwarten Sie, dass genetische Veränderungen auf diesen Druck reagieren. Änderungen können jedoch auch durch Drift auftreten. Replikationslinien (und eine konsistente Reaktion auf Selektion unter ihnen) ist wichtig, um sicherzustellen, dass Veränderungen eine Reaktion auf Selektion sind und nicht auf eine andere Kraft (Drift, Mutation). Wenn die Linien gegründet werden, wird es zwangsläufig zu einer gewissen Drift kommen, da Sie eine Teilmenge der Bevölkerung auswählen, was eigentlich eine gute Sache ist. Jede Linie erhält eine zufällige Teilmenge von Genen, die sich dann gemeinsam entwickeln. Dies ermöglicht möglicherweise die Entdeckung verschiedener genetischer Wege zu derselben adaptiven Reaktion.

Der Hintergrund und viele Beispiele sind in Garland und Rose, Experimentelle Evolution (UC Press, 2009).


Zellzyklus

Der Zellzyklus ist der Prozess, bei dem eine Zelle wächst, ihre DNA dupliziert und sich in identische Tochterzellen teilt. Die Dauer des Zellzyklus variiert je nach Zelltyp und Organismus. Bei Säugetieren erfolgt die Zellteilung über einen Zeitraum von ungefähr 24 Stunden.

In vielzelligen Organismen durchläuft nur eine Teilmenge der Zellen den Zyklus kontinuierlich. Diese Zellen enthalten die Stammzellen des hämatopoetisch System, die Basalzellen der Haut und die Zellen im unteren Dickdarm Krypten . Andere Zellen, wie die der endokrinen Drüsen, sowie Leberzellen, bestimmte renale (Nieren-) Tubuluszellen und Zellen, die zum Bindegewebe gehören, existieren in einem nicht replizierenden Zustand, können aber nach dem Empfang von Signalen von . in den Zellzyklus eintreten äußere Reize. Schließlich sind postmitotische Zellen selbst nach maximaler Stimulation nicht zur Zellteilung fähig und umfassen die meisten Neuronen, quergestreiften Muskelzellen und Herzmuskelzellen.

Der Zellzyklus ist funktionell in diskrete Phasen unterteilt. Während der DNA-Synthese (S)-Phase repliziert die Zelle ihre Chromosomen. Während der Mitose (M)-Phase werden die duplizierten Chromosomen segregiert und wandern zu den entgegengesetzten Polen der Zelle. Die Zelle teilt sich dann in zwei Tochterzellen, von denen jede die gleichen genetischen Komponenten wie die Elternzelle hat. Säugetierzellen durchlaufen zwei Lücken- oder Wachstumsphasen (G1 und G2). g1 vor der S-Phase auftritt und G2 tritt vor der M-Phase auf.


Starten der DNA-Replikation

Der Prozess der DNA-Replikation beginnt an einer bestimmten Stelle entlang eines DNA-Strangs, der als „Ursprung der Replikation“ bezeichnet wird. Die Replikationsursprünge sind kurze Abschnitte auf einem DNA-Molekül, die einen bestimmten Satz von Nukleotiden enthalten.

Prokaryontische Zellen haben oft nur einen Replikationsursprung für ihren DNA-Ring. Eukaryontische Zellen hingegen können Hunderte bis Tausende von Ursprüngen haben.

Der Prozess wird durch eine Reihe von Proteinen gestartet, die die Reihe von Nukleotiden an den Replikationsursprüngen erkennen. Diese Proteine ​​sind in der Lage, die beiden Stränge der DNA-Doppelhelix zu trennen und eine „Blase“ zwischen den beiden Strängen zu bilden.

Die DNA-Replikation bewegt sich entlang der beiden DNA-Stränge in beide Richtungen. Die Blase nimmt an Größe zu, während mehrere andere Proteine ​​sich weiter abwickeln, begradigen und die beiden DNA-Stränge trennen.

Wenn die beiden Stränge getrennt werden, klammern sich Bindungsproteine ​​an die einzelnen DNA-Stränge und verhindern, dass sie wieder zusammenbinden. Beide Stränge können dann als Template für den Aufbau von zwei neuen DNA-Strängen verwendet werden.

Der neue DNA-Strang beginnt mit einem kurzen Abschnitt eines Moleküls namens RNA. Das kurze Segment wird als RNA-Primer bezeichnet und ist normalerweise etwa 5-10 Nukleotide lang. Der neue DNA-Strang beginnt mit der Anheftung eines DNA-Nukleotids an den RNA-Primer.


Positive Regulation des Zellzyklus

Zwei Gruppen von Proteinen, genannt Zyklen und Cyclin-abhängige Kinasen (Cdks), sind für den Fortschritt der Zelle durch die verschiedenen Checkpoints verantwortlich. Die Spiegel der vier Cyclin-Proteine ​​schwanken während des Zellzyklus in einem vorhersagbaren Muster (Figur 2). Erhöhungen der Konzentration von Cyclin-Proteinen werden sowohl durch externe als auch durch interne Signale ausgelöst. Nachdem die Zelle in die nächste Stufe des Zellzyklus übergegangen ist, werden die Cycline, die in der vorherigen Stufe aktiv waren, abgebaut.

Figur 2 Die Konzentrationen der Cyclin-Proteine ​​ändern sich während des Zellzyklus. Es besteht eine direkte Korrelation zwischen der Cyclin-Akkumulation und den drei wichtigsten Kontrollpunkten des Zellzyklus. Beachten Sie auch den starken Rückgang der Cyclinspiegel nach jedem Kontrollpunkt (dem Übergang zwischen den Phasen des Zellzyklus), da Cyclin durch zytoplasmatische Enzyme abgebaut wird. (Kredit: Änderung der Arbeit von “WikiMiMa”/Wikimedia Commons)

Cycline regulieren den Zellzyklus nur, wenn sie fest an Cdks gebunden sind. Um voll aktiv zu sein, muss der Cdk/Cyclin-Komplex auch an bestimmten Stellen phosphoryliert werden. Wie alle Kinasen sind Cdks Enzyme (Kinasen), die andere Proteine ​​phosphorylieren. Die Phosphorylierung aktiviert das Protein, indem es seine Form ändert. Die von Cdks phosphorylierten Proteine ​​sind daran beteiligt, die Zelle in die nächste Phase (Figur 3). Die Konzentrationen von Cdk-Proteinen sind während des gesamten Zellzyklus relativ stabil, jedoch schwanken die Konzentrationen von Cyclin und bestimmen, wann sich Cdk/Cyclin-Komplexe bilden. Die unterschiedlichen Cycline und Cdks binden an bestimmten Stellen im Zellzyklus und regulieren so unterschiedliche Checkpoints.

Figur 3 Cyclin-abhängige Kinasen (Cdks) sind Proteinkinasen, die bei vollständiger Aktivierung andere Proteine ​​phosphorylieren und so aktivieren können, die den Zellzyklus über einen Kontrollpunkt hinaus vorantreiben. Um vollständig aktiviert zu werden, muss ein Cdk an ein Cyclin-Protein binden und dann von einer anderen Kinase phosphoryliert werden.

Da die zyklischen Fluktuationen der Cyclinspiegel auf dem Timing des Zellzyklus und nicht auf spezifischen Ereignissen beruhen, erfolgt die Regulierung des Zellzyklus normalerweise entweder durch die Cdk-Moleküle allein oder durch die Cdk/Cyclin-Komplexe. Ohne eine bestimmte Konzentration an vollständig aktivierten Cyclin/Cdk-Komplexen kann der Zellzyklus die Checkpoints nicht durchlaufen.


Trennung von Schwesterchromatiden während der Anaphase

Während des Zusammentreffens der Chromosomen an der Metaphaseplatte, wenn einige Kinetochore nicht an der Spindel befestigt sind, hemmt ein aktives Signal den Beginn der Anaphase. Dabei handelt es sich um den Mitotic Checkpoint Complex oder das MCC. Das MCC enthält Proteine, die in erster Linie die Aktivität des Anaphase Promoting Complex (APC) hemmen.

Ungebundenes Kinetochor → Aktiviert Mitotic Checkpoint Complex –| Hemmt den Anaphase-fördernden Komplex

Die Hauptaufgabe des APC besteht darin, ein kleines regulatorisches Polypeptid namens Ubiquitin an sein Zielprotein zu binden. Wenn ein Protein mit einer Kette von Ubiquitinmolekülen markiert wird, wird dies als Signal für den Abbau des Proteins durch das Proteasom angesehen.

Während des Übergangs von der Metaphase zur Anaphase zielt APC auf Securin ab und markiert es für den Abbau durch das Proteasom. Das Fehlen von Securin ermöglicht es einem anderen Enzym namens Separase, auf Cohesinmoleküle einzuwirken, die die beiden Chromatiden zusammenhalten. Wenn Cohesine dem Zug der Mikrotubuli in der Spindel nicht mehr widerstehen, trennen sich die Schwesterchromatiden und bewegen sich zu entgegengesetzten Polen. Die Invagination der Zellmembran führt dann zur Bildung von zwei verschiedenen Tochterzellen, die ein Chromatid jedes Chromosoms haben und somit genetische Kopien der Elternzelle werden. So führt eine Kaskade von Reaktionen zu den dramatischen Ereignissen der Anaphase und trägt dazu bei, dass sie eine der kürzesten Phasen im Zellzyklus ist.

APC → Abbau von Securin → Aktivierung von Separase → Schwesterchromatiden von Spindel gezogen

Jeder Mangel des zellulären Cohesinspiegels führt zu einer unsachgemäßen Segregation und Schwierigkeiten bei der Ausrichtung der Chromosomen auf der Metaphasenplatte. Dies führt zu einer Aneuploidie, bei der Tochterzellen eine unregelmäßige Anzahl von Chromosomen haben.


Grundlagen der DNA-Replikation

Abbildung 1. Die drei vorgeschlagenen Modelle der DNA-Replikation. Grau zeigt die ursprünglichen DNA-Stränge an und blau zeigt neu synthetisierte DNA an.

Die Aufklärung der Struktur der Doppelhelix lieferte einen Hinweis darauf, wie sich die DNA teilt und Kopien von sich selbst anfertigt. Dieses Modell legt nahe, dass sich die beiden Stränge der Doppelhelix während der Replikation trennen und jeder Strang als Matrize dient, von dem der neue komplementäre Strang kopiert wird. Was nicht klar war, war, wie die Replikation ablief. Es wurden drei Modelle vorgeschlagen: konservativ, halbkonservativ und dispersiv (siehe Abbildung 1).

In konservative Replikation, bleibt die elterliche DNA zusammen und die neu gebildeten Tochterstränge sind zusammen. Die halbkonservativ Methode legt nahe, dass jeder der beiden DNA-Elternstränge als Matrize für die nach der Replikation zu synthetisierende neue DNA dient, jede doppelsträngige DNA umfasst einen Eltern- oder „alten“ Strang und einen „neuen“ Strang. In dem dispersives Modell, beide DNA-Kopien haben doppelsträngige Segmente der Eltern-DNA und neu synthetisierte DNA eingestreut.

Meselson und Stahl waren daran interessiert zu verstehen, wie sich DNA repliziert. Sie wuchsen E coli über mehrere Generationen in einem Medium, das ein „schweres“ Stickstoffisotop (15 N) enthält, das in stickstoffhaltige Basen und schließlich in die DNA eingebaut wird (Abbildung 2).

Abbildung 2. Meselson und Stahl experimentierten mit E. coli, die zuerst in schwerem Stickstoff (15 N) und dann in 14 N gezüchtet wurden eine niedrigere Konzentration in Cäsiumchloridlösung in einer Ultrazentrifuge. Wenn in 15 N gezüchtete DNA auf Medien mit 14 N umgestellt wird, sedimentiert die DNA nach einer Zellteilungsrunde auf halbem Weg zwischen den 15 N- und 14 N-Werten, was darauf hinweist, dass sie jetzt fünfzig Prozent 14 N enthält DNA-Menge enthält nur 14 N. Diese Daten unterstützen das semi-konservative Replikationsmodell. (Kredit: Änderung der Arbeit von Mariana Ruiz Villareal)

Die E coli Die Kultur wurde dann in ein Medium mit 14 N überführt und eine Generation lang wachsen gelassen. Die Zellen wurden geerntet und die DNA isoliert. Die DNA wurde bei hohen Geschwindigkeiten in einer Ultrazentrifuge zentrifugiert. Einige Zellen wurden für einen weiteren Lebenszyklus in 14 N wachsen gelassen und erneut zentrifugiert. Während der Dichtegradientenzentrifugation wird die DNA in einen Gradienten (typischerweise ein Salz wie Cäsiumchlorid oder Saccharose) geladen und bei hohen Geschwindigkeiten von 50.000 bis 60.000 U/min zentrifugiert. Unter diesen Umständen bildet die DNA entsprechend ihrer Dichte im Gradienten eine Bande. DNA, die in 15 N gezüchtet wurde, banden an einer Position mit höherer Dichte als die in 14 N gezüchtete. Meselson und Stahl stellten fest, dass nach einer Wachstumsgeneration in 14 N, nachdem sie von 15 N verschoben worden war, die beobachtete einzelne Bande eine Zwischenposition in war zwischen DNA von Zellen, die ausschließlich in 15 N und 14 N gezüchtet wurden. Dies deutete entweder auf einen semikonservativen oder dispersiven Replikationsmodus hin. Die DNA, die aus Zellen geerntet wurde, die für zwei Generationen in 14 N gezüchtet wurden, bildete zwei Banden: Eine DNA-Bande befand sich an der Zwischenposition zwischen 15 N und 14 N, und die andere entsprach der Bande der 14 N-DNA. Diese Ergebnisse könnten nur erklärt werden, wenn sich die DNA semikonservativ repliziert. Daher wurden die anderen beiden Modi ausgeschlossen.

Während der DNA-Replikation dient jeder der beiden Stränge, aus denen die Doppelhelix besteht, als Vorlage, von der neue Stränge kopiert werden. Der neue Strang wird zum elterlichen oder „alten“ Strang komplementär sein. Wenn zwei Tochter-DNA-Kopien gebildet werden, haben sie die gleiche Sequenz und werden zu gleichen Teilen auf die beiden Tochterzellen aufgeteilt.

Zusammenfassung: Grundlagen der DNA-Replikation

Das Modell für die DNA-Replikation legt nahe, dass sich die beiden Stränge der Doppelhelix während der Replikation trennen und jeder Strang als Matrize dient, von dem der neue komplementäre Strang kopiert wird. Bei der konservativen Replikation wird die Eltern-DNA konserviert und die Tochter-DNA neu synthetisiert. Die semikonservative Methode legt nahe, dass jeder der beiden Eltern-DNA-Stränge als Matrize für die nach der Replikation zu synthetisierende neue DNA fungiert, jede doppelsträngige DNA umfasst einen Eltern- oder „alten“ Strang und einen „neuen“ Strang. Der dispersive Modus deutete darauf hin, dass die beiden Kopien der DNA Abschnitte der elterlichen DNA und neu synthetisierter DNA aufweisen würden. Experimentelle Beweise zeigten, dass die DNA-Replikation halbkonservativ ist.


Pathogenese

Tierische Coronaviren

Coronaviren verursachen eine Vielzahl von Krankheiten bei Tieren, und ihre Fähigkeit, schwere Krankheiten bei Nutz- und Haustieren wie Schweinen, Kühen, Hühnern, Hunden und Katzen zu verursachen, führte in der letzten Hälfte des 20. Beispielsweise verursachen das Virus der übertragbaren Gastroenteritis (TGEV) und das Virus der porcinen epidemischen Diarrhoe (PEDV) bei jungen Ferkeln eine schwere Gastroenteritis, die zu erheblicher Morbidität, Mortalität und letztendlich wirtschaftlichen Verlusten führt. PEDV trat vor kurzem zum ersten Mal in Nordamerika auf und verursachte erhebliche Verluste an jungen Ferkeln. Das porcine hämagglutinierende Enzephalomyelitis-Virus (PHEV) führt meist zu einer Darminfektion, kann aber das Nervensystem infizieren und bei Schweinen Enzephalitis, Erbrechen und Ausscheidungen verursachen. Das feline enterische Coronavirus (FCoV) verursacht bei Hauskatzen eine leichte oder asymptomatische Infektion, aber während einer anhaltenden Infektion wandelt die Mutation das Virus in einen hochvirulenten FCoV-Stamm, das Feline Infectious Peritonitis Virus (FIPV), um, das zur Entwicklung einer tödlichen Krankheit namens . führt feline infektiöse Peritonitis (FIP). FIP hat feuchte und trockene Formen, die Ähnlichkeiten mit der menschlichen Krankheit Sarkoidose aufweisen. FIPV ist Makrophagen-trop und es wird angenommen, dass es eine abweichende Zytokin- und/oder Chemokin-Expression und eine Lymphozytendepletion verursacht, was zu einer tödlichen Erkrankung führt [63]. Um diese Hypothese zu bestätigen, sind jedoch zusätzliche Forschungen erforderlich. Rinder-CoV, Ratten-CoV und Infektiöses Bronchitis-Virus (IBV) verursachen bei Rindern, Ratten und Hühnern jeweils leichte bis schwere Atemwegsinfektionen. Bovine CoV verursacht erhebliche Verluste in der Rinderindustrie und hat sich auch ausgebreitet, um eine Vielzahl von Wiederkäuern zu infizieren, darunter Elche, Hirsche und Kamele. Neben schweren Atemwegserkrankungen verursacht das Virus Durchfall (“Winterdysenterie” und “shipping Fieber”), die alle zu Gewichtsverlust, Dehydration, verminderter Milchproduktion und Depressionen führen [63]. Einige IBV-Stämme, ein γ-Coronavirus, befallen auch den Urogenitaltrakt von Hühnern und verursachen Nierenerkrankungen. Eine Infektion des Fortpflanzungstrakts mit IBV verringert die Eierproduktion signifikant, was jedes Jahr zu erheblichen Verlusten in der Eierproduktionsindustrie führt [63]. In jüngerer Zeit wurde bei einem verstorbenen Beluga-Wal ein neuartiges Coronavirus namens SW1 identifiziert [64]. In der Leber des verstorbenen Wals mit Atemwegserkrankungen und akutem Leberversagen wurden zahlreiche Viruspartikel identifiziert. Obwohl elektronenmikroskopische Bilder nicht ausreichten, um das Virus als Coronavirus zu identifizieren, identifizierte die Sequenzierung des Lebergewebes das Virus eindeutig als Coronavirus. Später wurde anhand einer phylogenetischen Analyse festgestellt, dass es sich um ein γ-Coronavirus handelt, aber es wurde noch nicht experimentell bestätigt, dass dieses Virus tatsächlich ein Krankheitserreger bei Walen ist. Darüber hinaus besteht ein starkes Interesse an der Identifizierung neuartiger Fledermaus-CoVs, da diese die wahrscheinlichen Vorfahren von SARS-CoV und MERS-CoV sind und in den letzten zehn Jahren Hunderte von neuartigen Fledermaus-Coronaviren identifiziert wurden [65]. Schließlich eine weitere neue Familie von Nidoviren, Mesoniviridae, wurde kürzlich als die ersten Nidoviren identifiziert, die ausschließlich Insektenwirte infizieren [66, 67]. Diese Viren unterscheiden sich stark von anderen Nidoviren, sind aber am engsten mit den Roniviren verwandt. In der Größe sind sie

20 kb, zwischen großen und kleinen Nidoviren liegend. Interessanterweise kodieren diese Viren nicht für eine Endoribonuklease, die in allen anderen Nidoviren vorhanden ist. Diese Eigenschaften legen nahe, dass diese Viren der Prototyp einer neuen Nidovirus-Familie sind und möglicherweise ein fehlendes Glied beim Übergang von kleinen zu großen Nidoviren sind.

Das am stärksten untersuchte tierische Coronavirus ist das Maus-Hepatitis-Virus (MHV), das bei Mäusen eine Vielzahl von Folgen verursacht, einschließlich Atemwegs-, Darm-, Leber- und neurologischen Infektionen. Diese Infektionen dienen oft als sehr nützliche Krankheitsmodelle. Zum Beispiel verursacht MHV-1 schwere Atemwegserkrankungen bei anfälligen A/J- und C3H/HeJ-Mäusen, A59 und MHV-3 induzieren schwere Hepatitis, während JHMV schwere Enzephalitis verursacht. Interessanterweise induziert MHV-3 durch die Aktivierung der Gerinnungskaskade eine Zellschädigung [68]. Vor allem verursachen A59 und abgeschwächte Versionen von JHMV eine chronische demyelinisierende Krankheit, die Ähnlichkeiten mit Multipler Sklerose (MS) aufweist, was die MHV-Infektion zu einem der besten Modelle für diese schwächende Krankheit beim Menschen macht. Frühe Studien legten nahe, dass die Demyelinisierung von der viralen Replikation in Oligodendrozyten im Gehirn und Rückenmark abhängt [69, 70], neuere Berichte zeigen jedoch eindeutig, dass die Krankheit immunvermittelt ist. Bestrahlte Mäuse oder immundefiziente (mit fehlenden T- und B-Zellen) Mäuse entwickeln keine Demyelinisierung, aber die Zugabe von virusspezifischen T-Zellen stellt die Entwicklung der Demyelinisierung wieder her [71, 72]. Darüber hinaus wird die Demyelinisierung von einem großen Zustrom von Makrophagen und Mikroglia begleitet, die infiziertes Myelin phagozytieren können [73], obwohl unbekannt ist, welche Signale Immunzellen anweisen, Myelin zu zerstören. Schließlich kann MHV im Gegensatz zu SARS-CoV oder MERS-CoV, die ein BSL3-Labor erfordern, unter BSL2-Laborbedingungen untersucht werden und bietet eine Vielzahl geeigneter Tiermodelle. Diese Faktoren machen MHV zu einem idealen Modell, um die Grundlagen der Virusreplikation in Gewebekulturzellen sowie die Pathogenese und Immunantwort auf Coronaviren zu untersuchen.

Menschliche Coronaviren

Vor dem Ausbruch von SARS-CoV wurde angenommen, dass Coronaviren beim Menschen nur leichte, selbstlimitierende Atemwegsinfektionen verursachen. Zwei dieser menschlichen Coronaviren sind α-Coronaviren, HCoV-229E und HCoV-NL63, während die anderen beiden β-Coronaviren, HCoV-OC43 und HCoV-HKU1 sind. HCoV-229E und HCoV-OC43 wurden vor fast 50 Jahren isoliert [74�], während HCoV-NL63 und HCoV-HKU1 erst kürzlich nach dem SARS-CoV-Ausbruch identifiziert wurden [77, 78]. Diese Viren sind in der menschlichen Bevölkerung endemisch und verursachen jedes Jahr 15� % der Infektionen der Atemwege. Sie verursachen schwerere Erkrankungen bei Neugeborenen, älteren Menschen und bei Personen mit Grunderkrankungen, mit einer höheren Inzidenz von Infektionen der unteren Atemwege bei diesen Bevölkerungsgruppen. HCoV-NL63 ist auch mit einer akuten Laryngotracheitis (Krupp) assoziiert [79]. Ein interessanter Aspekt dieser Viren ist ihre unterschiedliche Toleranz gegenüber genetischer Variabilität. HCoV-229E-Isolate aus der ganzen Welt weisen nur eine minimale Sequenzdivergenz auf [80], während HCoV-OC43-Isolate vom gleichen Standort, aber in verschiedenen Jahren isoliert, eine signifikante genetische Variabilität aufweisen [81]. Dies erklärt wahrscheinlich die Unfähigkeit von HCoV-229E, die Speziesbarriere zu überwinden, um Mäuse zu infizieren, während HCoV-OC43 und das eng verwandte Rinder-Coronavirus BCoV in der Lage sind, Mäuse und mehrere Wiederkäuerarten zu infizieren. Basierend auf der Fähigkeit von MHV, demyelinisierende Krankheiten zu verursachen, wurde vorgeschlagen, dass menschliche CoVs an der Entwicklung von Multipler Sklerose (MS) beteiligt sein könnten. Bisher gibt es jedoch keine Hinweise darauf, dass humane CoVs eine bedeutende Rolle bei MS spielen.

SARS-CoV, ein Gruppe 2b β-Coronavirus, wurde als Erreger des Ausbruchs des schweren akuten respiratorischen Syndroms (SARS) identifiziert, der 2002� in der chinesischen Provinz Guangdong auftrat. Es ist die schwerste Erkrankung des Menschen, die durch ein Coronavirus verursacht wird. Während des Ausbruchs 2002� traten ungefähr 8.098 Fälle mit 774 Todesfällen auf, was zu einer Sterblichkeitsrate von 9 % führte. Diese Rate war bei älteren Personen viel höher, wobei die Sterblichkeitsrate bei Personen über 60 Jahren fast 50 % erreichte. Darüber hinaus führte der Ausbruch zu einem Verlust von fast 40 Milliarden Dollar an Wirtschaftstätigkeit, da das Virus viele Aktivitäten in Südostasien und Toronto, Kanada, für mehrere Monate fast zum Erliegen brachte. Der Ausbruch begann in einem Hotel in Hongkong und breitete sich schließlich auf mehr als zwei Dutzend Länder aus. Während der Epidemie wurden eng verwandte Viren aus mehreren exotischen Tieren isoliert, darunter Himalaya-Palmenzibet und Marderhunde [82]. Es ist jedoch allgemein anerkannt, dass SARS-CoV von Fledermäusen stammt, da eine große Anzahl chinesischer Hufeisennasen Sequenzen von SARS-assoziierten CoVs enthalten und serologische Hinweise auf eine vorherige Infektion mit einem verwandten CoV enthalten [83, 84]. Tatsächlich wurden kürzlich zwei neuartige Fledermaus-SARS-assoziierte CoVs identifiziert, die SARS-CoV ähnlicher sind als jedes andere bisher identifizierte Virus [85]. Es wurde auch festgestellt, dass sie den gleichen Rezeptor wie das menschliche Virus, das Angiotensin-Converting-Enzym 2 (ACE2), verwenden, was einen weiteren Beweis dafür liefert, dass SARS-CoV von Fledermäusen stammt. Obwohl einige Menschen auf Feuchttiermärkten vor dem Ausbruch serologische Hinweise auf eine SARS-CoV-Infektion hatten, hatten diese Personen keine offensichtlichen Symptome [82]. Daher ist es wahrscheinlich, dass ein eng verwandtes Virus mehrere Jahre lang auf den Nasstiermärkten zirkulierte, bevor eine Reihe von Faktoren seine Ausbreitung in die größere Population erleichterte.

Die Übertragung von SARS-CoV war relativ ineffizient, da es sich erst nach Krankheitsbeginn durch direkten Kontakt mit Infizierten ausbreitete. Daher wurde der Ausbruch weitgehend innerhalb von Haushalten und Gesundheitseinrichtungen eingedämmt [86], außer in einigen Fällen von Superspreading-Ereignissen, bei denen eine Person aufgrund einer verstärkten Entwicklung einer hohen Viruslast oder der Fähigkeit zur Aerosolisierung des Virus mehrere Kontaktpersonen infizieren konnte. Aufgrund der relativ ineffizienten Übertragung von SARS-CoV war der Ausbruch durch Quarantäne kontrollierbar. Nach der Bekämpfung des Ausbruchs im Juni 2003 traten nur wenige SARS-Fälle auf.

SARS-CoV infiziert hauptsächlich Epithelzellen innerhalb der Lunge. Das Virus kann in Makrophagen und dendritische Zellen eindringen, führt aber nur zu einer abortiven Infektion [87, 88]. Trotzdem kann eine Infektion dieser Zelltypen wichtig sein, um proinflammatorische Zytokine zu induzieren, die zur Krankheit beitragen können [89]. Tatsächlich werden viele Zytokine und Chemokine von diesen Zelltypen produziert und sind im Serum von SARS-CoV-infizierten Patienten erhöht [90]. Der genaue Mechanismus der Lungenschädigung und die Ursache schwerer Erkrankungen beim Menschen sind noch ungeklärt. Virale Titer scheinen abzunehmen, wenn sich eine schwere Krankheit entwickelt, sowohl beim Menschen als auch in mehreren Tiermodellen der Krankheit. Darüber hinaus zeigen Tiere, die mit Nagetier-adaptierten SARS-CoV-Stämmen infiziert sind, ähnliche klinische Merkmale wie die menschliche Erkrankung, einschließlich einer altersabhängigen Zunahme der Schwere der Erkrankung [91]. Diese Tiere zeigen auch erhöhte Spiegel proinflammatorischer Zytokine und reduzierte T-Zell-Antworten, was auf einen möglichen immunpathologischen Krankheitsmechanismus hindeutet [92, 93].

Während die SARS-CoV-Epidemie 2003 unter Kontrolle gebracht wurde und das Virus seitdem nicht zurückgekehrt ist, tauchte 2012 im Nahen Osten ein neuartiges menschliches CoV auf. Dieses Virus mit dem Namen Middle East Respiratory Syndrome-CoV (MERS-CoV) wurde als der Erreger einer Reihe hochpathogener Atemwegsinfektionen in Saudi-Arabien und anderen Ländern des Nahen Ostens [94]. Aufgrund der hohen Sterblichkeitsrate von

50 % in den frühen Stadien des Ausbruchs wurde befürchtet, dass das Virus zu einem sehr schweren Ausbruch führen würde. Der Ausbruch beschleunigte sich jedoch im Jahr 2013 nicht, obwohl sporadische Fälle den Rest des Jahres andauerten. Im April 2014 kam es zu einem Anstieg von über 200 Fällen und fast 40 Todesfällen, was Befürchtungen aufkommen ließ, dass das Virus mutiert war und besser von Mensch zu Mensch übertragen werden könnte. Wahrscheinlicher ist, dass die erhöhte Fallzahl auf verbesserte Erkennungs- und Meldemethoden in Kombination mit einer saisonalen Zunahme der gebärenden Kamele zurückzuführen ist. Mit Stand vom 27. August 2014 gab es nach Angaben des Europäischen Zentrums für die Prävention und die Kontrolle von Krankheiten insgesamt 855 MERS-CoV-Fälle mit 333 Todesfällen und einer Sterblichkeitsrate von fast 40 %.

MERS-CoV ist ein Gruppe 2c β-Coronavirus, das stark mit zwei zuvor identifizierten Fledermaus-Coronaviren, HKU4 und HKU5, verwandt ist [95]. Es wird angenommen, dass das Virus von Fledermäusen stammt, aber wahrscheinlich einen Zwischenwirt hatte, da Menschen selten mit Fledermaussekret in Kontakt kommen. Serologische Studien haben MERS-CoV-Antikörper in Dromedar-Kamelen im Nahen Osten identifiziert [96], und Zelllinien von Kamelen haben sich als permissiv für die MERS-CoV-Replikation erwiesen [97], was darauf hindeutet, dass Dromedar-Kamele der natürliche Wirt sein können. Überzeugendere Beweise dafür stammen aus neueren Studien, die nahezu identische MERS-CoVs sowohl bei Kamelen als auch bei Menschen in nahen Umgebungen in Saudi-Arabien identifizierten [98, 99]. In einer dieser Studien hatte der Mensch direkten Kontakt mit einem infizierten Kamel und das von diesem Patienten isolierte Virus war identisch mit dem aus dem Kamel isolierten Virus [99]. Wie viele MERS-CoV-Fälle im Gegensatz zur Mensch-zu-Mensch-Übertragung auf einen Zwischenwirt zurückzuführen sind, muss derzeit noch geklärt werden. Es wurde auch postuliert, dass die Ausbreitung von Mensch zu Kamel zum Ausbruch beigetragen hat.

MERS-CoV verwendet als Rezeptor die Dipeptidyl-Peptidase 4 (DPP4) [100]. Das Virus kann nur den Rezeptor von bestimmten Arten wie Fledermäusen, Menschen, Kamelen, Kaninchen und Pferden verwenden, um eine Infektion auszulösen. Leider ist das Virus für Forscher aufgrund von Unterschieden in der Struktur von DPP4 nicht in der Lage, Mauszellen zu infizieren, was die Bewertung potenzieller Impfstoffe oder antiviraler Mittel erschwert. Kürzlich wurde ein Kleintiermodell für MERS-CoV entwickelt, bei dem ein adenoviraler Vektor verwendet wird, um das humane DPP4-Gen in die Mauslunge einzuführen [101]. Dieses einzigartige System ermöglicht es, therapeutische Interventionen und neuartige Impfstoffe für MERS-CoV an jedem Tier zu testen, das auf adenovirale Transduktionen empfindlich ist.


Vollständige Übersicht durchsuchen

Die Forscher werden die bestehende Theorie auf neue Situationen anwenden, um die Verallgemeinerbarkeit auf verschiedene Themen, Altersgruppen, Rassen, Orte, Kulturen oder ähnliche Variablen zu bestimmen.

Zu den wichtigsten Determinanten dieser Studie gehören:

Um sicherzustellen, dass die Ergebnisse zuverlässig und valide sind

Um die Rolle von Fremdvariablen zu bestimmen

Um die vorherigen Ergebnisse auf neue Situationen anzuwenden

Um neue Forschungen zu inspirieren, die frühere Ergebnisse aus verwandten Studien kombinieren

Angenommen, Sie sind Teil eines Gesundheitsteams, das beispielsweise mit einem Problem in Bezug auf die Anwendung und Wirksamkeit eines bestimmten „Schmerzmittels“ bei Patienten vor einer Operation konfrontiert ist. Sie durchsuchen die Literatur nach dem gleichen Problem und finden einen Artikel, der genau dieses Problem anspricht.

Nun stellt sich die Frage, wie können Sie sicher sein, dass die Ergebnisse dieser vorliegenden Studie anwendbar und auf „Ihre“ klinische Situation übertragbar sind? Daher entscheiden Sie sich, sich auf die Vorbereitung und Durchführung einer Replikationsstudie zu konzentrieren. Sie führen die bewusste Wiederholung früherer Forschungsverfahren in Ihrem klinischen Umfeld durch und können so die Evidenz früherer Forschungsergebnisse stärken und Einschränkungen korrigieren, so dass die Gesamtergebnisse zugunsten der Ergebnisse der vorherigen Studie ausfallen können oder Sie finden ganz andere Ergebnisse.

Es stellt sich möglicherweise die Frage, wie entschieden wird, ob eine Replikationsstudie durchgeführt werden kann oder nicht? Im Folgenden sind die Richtlinien oder Kriterien aufgeführt, die vorgeschlagen werden, um eine Originalstudie zu replizieren:

Eine Replikationsstudie ist möglich und sollte durchgeführt werden, wenn

Die ursprüngliche Forschungsfrage ist wichtig und kann zu den Informationen beitragen, die die Disziplin unterstützen

Die vorhandene Literatur und Richtlinien zum Thema unterstützen das Thema in seiner Relevanz

Die Replikationsstudie birgt, wenn sie durchgeführt wird, das Potenzial, die Ergebnisse der Originalstudie empirisch zu untermauern, indem entweder die von der Originalstudie aufgeworfenen Fragen geklärt oder ihre Verallgemeinerbarkeit erweitert wird.

Das Forscherteam verfügt über alle Fachkenntnisse auf dem Fachgebiet und hat auch Zugang zu angemessenen Informationen in Bezug auf die Originalstudie, um eine Replikation entwerfen und ausführen zu können.

Jegliche Erweiterung oder Modifikation der ursprünglichen Studie kann auf dem aktuellen Kenntnisstand auf demselben Gebiet basieren.

Schließlich ist die Replikation der gleichen Strenge wie in der ursprünglichen Studie möglich.

Unter Feldbedingungen stehen Forschern mehr Möglichkeiten zur Verfügung, die für Untersuchungen im Labor nicht offen sind.

Außerdem haben Laborforscher im Allgemeinen nur eine kleine Anzahl potenzieller Teilnehmer an ihren Forschungsstudien. In angewandten Settings wie Schulen, Klassenzimmern, Patienten in Krankenhäusern oder anderen Settings mit einem großen Anteil von Teilnehmern stehen jedoch häufig großzügige Feldsettings zur Verfügung.

Es ist daher möglich, eine Forschung in großem Maßstab und auch mehrmals im Feld zu wiederholen oder zu replizieren.


Replikationsmechanismus (Basic)

Da sie die Struktur der DNA kennen, spekulieren die Wissenschaftler und haben dann bewiesen, dass die DNA die Vorlage für das Kopieren des genetischen Codes ist. Sehen Sie, wie Informationen in der DNA kopiert werden, um neue DNA-Moleküle herzustellen.

Dauer: 1 Minute, 5 Sekunden

Mithilfe von Computeranimationen basierend auf molekularer Forschung können wir jetzt sehen, wie DNA tatsächlich ist. Mit Computeranimationen basierend auf molekularer Forschung können wir jetzt sehen, wie DNA in lebenden Zellen tatsächlich kopiert wird. Sie sehen ein Fließband erstaunlicher biochemischer Miniaturmaschinen, die die DNA-Doppelhelix auseinanderziehen und eine Kopie jedes Strangs herausdrehen. Die zu kopierende DNA läuft von unten links in die Produktionslinie ein. Die wirbelnde blaue molekulare Maschine heißt Helikase. Es dreht die DNA so schnell wie ein Düsentriebwerk, während es die Doppelhelix in zwei Stränge aufwickelt. Ein Strang wird fortlaufend kopiert und kann nach rechts abgespult werden. Für den anderen Strang ist es nicht so einfach, weil er rückwärts kopiert werden muss. Es wird wiederholt in Schleifen gezogen und abschnittsweise kopiert. Das Endergebnis sind zwei neue DNA-Moleküle.

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Überblick über die Autophagie

Selektiver Abbau von Retrotransposon (Transposon über DNA-Zwischenprodukte)

Retrotransposons (RTPs) sind allgegenwärtige Bestandteile der DNA vieler eukaryontischer Organismen, insbesondere der von Pflanzen. Ungefähr 45–48 % des menschlichen Genoms bestehen aus RTPs oder deren Überresten, und

42 % dieses Genoms bestehen aus RTPs DNA-Transposons machen nur aus

2–3% (Lander et al., 2001). Die DNA-Sequenzen werden zunächst in RNA transkribiert und dann durch reverse Transkription wieder in identische DNA-Sequenzen umgewandelt. Schließlich werden diese Sequenzen an Zielstellen in das Genom eingefügt.

RTPs sind eine Hauptquelle für genetische Variation zwischen Arten, Individuen und Zellen in einem einzelnen Individuum (Guo et al., 2014). Wie bereits erwähnt, fügen sich RTPs wieder in das menschliche Genom ein, was nicht nur zu genetischen Veränderungen, sondern auch zu einer Beteiligung an einer Vielzahl von Krankheiten führt ( Hancks und Kazazian, 2012 ). In Anbetracht der wichtigen Rolle, die RTPs für Gesundheit und Krankheit (genetische Variation) spielen, ist es offensichtlich, wie wichtig es ist, den molekularen Mechanismus aufzuklären, der dem Targeting von P-Körpern und der Eliminierung von Stressgranula zugrunde liegt.

Der Replikationsmodus von RTPs über ein RNA-Zwischenprodukt führt zu einem schnellen Anstieg der Kopienzahlen dieser Elemente, was die Genomgröße erhöht. Somit können RTPs Mutationen induzieren, indem sie sich in der Nähe von oder innerhalb von Genen einfügen. Solche Mutationen sind relativ stabil, da die Sequenz an der Insertionsstelle bei der Transponierung über den Replikationsmechanismus erhalten bleibt.

Eine kürzlich durchgeführte Studie zeigt, dass Autophagie LINE-1-RNA abbaut und die Insertionsrate von LINE-1 und . dämpft Alu RTPs unter Verwendung der Autophagierezeptoren NDP52 und p62 (Guo et al., 2014). Autophagie baut auch selektiv Ribonukleinsäuren (RNAs) ab, indem Autophagie-Rezeptoren wie NDP52 (CALCOO2-Gensymbol) und p62 (SQSTM1-Gensymbol) verwendet werden. Dies kann erreicht werden, weil Autophagosom-Lysosom auch katabole Enzyme liefert, einschließlich RNAsen für den Abbau von RNAs.



Bemerkungen:

  1. Janneth

    Bravo, was die richtigen Worte ..., tolle Idee

  2. Tag

    Ende gut alles gut.

  3. Ganelon

    Your phrase simply excellent

  4. Ither

    Ich stimme zu



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