Do obejrzenia: Obłędne wideo — od DNA do białka

19Sier10

Całe wideo można streścić na jednym schemacie, ale i tak jest obłędne. Must see.



25 Responses to “Do obejrzenia: Obłędne wideo — od DNA do białka”

  1. Zapierające dech w piersi i fantastycznie wykonane – gdyby dźwięki pracującej „maszynerii” komórkowej były słyszalne, wyobrażam sobie, iż właśnie tak by brzmiały.

  2. 2 Mruwnic

    Ach, od tego filmu rozpoczęła się moja fascynacja biologią molekularną. Jest tego więcej. A tak to robiono w szalonych latach siedemdziesiątych: http://www.youtube.com/watch?v=u9dhO0iCLww „Energy is represented by a puff of smoke” (sic!)

  3. 3 telemach

    cztery razy z rzędu. wciąż od nowa. nie mogę się napatrzeć.

  4. Ja tam wzwodu mózgu nie dostałem. Dzieciom można na lekcji pokazać, ucieszą się i może zafascynują nawet, ale ja miałem trochę uczucia jak wobec filmów-zamiast-pisanych-komentarzy na gazeta.pl – 4 minuty filmu na coś, co w formie tekstu (czy schematu) możnaby wciągnąć w 20 sekund. No ale przynajmniej dykcja bez zarzutu w odróżnieniu od gwiazd michnikowszczyzny.

    W dodatku nie podoba mi się porównaniu przez tego gostka (nie chce mi się oglądać jeszcze raz by wyciagnąć nazwisko) procesu transkrypcji do uruchomienia programu komputerowego. Uważam ustawianie w jednym rzędzie procesów biologii molekularnych z programami komputerowymi za potencjalnie mylące – w molbiol przecież nie ma programu, algorytmu wyrażonego jako opis kolejnych operacji, są tylko schematy samodzielnych narzędzi. Ale może to moje fundamentalne niezrozumienie ducha molbiolu, ja jestem prosty biolog od lutowania kabelków, pisania programów, mierzenia napięć – i trenowania zwierząt (cyrkowiec!).

    Niechęć zawsze budzi we mnie też nieeksponowanie syntezy aminoacylotRNA. Wszak to ona jest centralna dla idei, to ten proces przekodowuje trójki nukleotydowe na sekwencję aminokwasów. A mówi się o nim zawsze przy okazji i nas tronie, stawiając w centrum durnowaty rybosom, który jedynie składa A do U i G do C, i tak w kółko, wielkie mecyje.

    • 5 ztrewq

      4 minuty filmu na coś, co w formie tekstu (czy schematu) możnaby wciągnąć w 20 sekund.

      Um, tak właśnie napisałem. Ale i tak mi się ta symulacja bardzo podoba. A znasz fajniejsze? Czy w ogóle uważasz takie filmiki za stratę czasu?

      Uważam ustawianie w jednym rzędzie procesów biologii molekularnych z programami komputerowymi za potencjalnie mylące – w molbiol przecież nie ma programu, algorytmu wyrażonego jako opis kolejnych operacji, są tylko schematy samodzielnych narzędzi.

      Bo to nie jest metafora dla programisty, tylko metafora dla użytkownika programów — który ma jednak trochę inne rozumienie tego, jak jakiś program działa. Ale zgoda; ja jestem starszej daty i wolę metaforę brulionu (polimeraza RNA wykonuje niskiej jakości, niszczące się kopie robocze).

      • @ztrewq
        Wiem, że napisałeś, chciałem podkreślić moją ogólną niechęć do rozrzedzania informacji. Ale, jak napisałem, do szkoły pewnie się nada.

        A metafora programu niebezpieczna jest trochę, pachnie ID albo (inaczej patrząc) kusi rzekomą łatwością interwencji genetycznych. No bo jak program/algorytm, to łatwo go przestawić.

    • 7 Mruwnic

      Niechęć zawsze budzi we mnie też nieeksponowanie syntezy aminoacylotRNA. Wszak to ona jest centralna dla idei, to ten proces przekodowuje trójki nukleotydowe na sekwencję aminokwasów.

      Ke? Raczej odwrotnie: tRNA to bierne klocki w całym procesie, tyle, że super-prze-dokładnie wyselekcjonowane ewolucyjnie na specyficzność: co przyłącza vs. jaki tryplet ma na ogonku (i jak się tak zastanowić, to ta super-specyficzność wcale nie jest taka dziwna). To w rybosomie robi się najciekawsze: czik-czak hszt, czik-czak hszt, czik-czak hszt…

      • @Mruwnic

        Same tRNA są bierne,mówiłem o syntezie cząsteczki aminokwas-tRNA. Tam dokonuje się tłumaczenie kodu, powiązanie konkretnego aminokwasu z konkretną trójką nukleotydową. Rybosom biernie z tego korzysta.

        • 9 Mruwnic

          To może ja czegoś nie rozumiem, ale czy ta synteza to nie jest zwykła reakcja chemiczna?

        • Wszystko tam jest zwykłymi reakcjami chemicznymi, nie?

          Ale mz jak już się czymś podniecać, to tłumaczeniem z GAGTCCGTCAGA na GluSerValArg, no bo przekodowywanie, tłumaczenie z języka na język i w ogóle, a nie tylko dostawianie U do A, A do U, G do C, C do G.

        • 11 inz.mruwnica

          W ogóle wszystko jest zwykłymi reakcjami chemicznymi, ale rybosom to kurna sekwencyjna nanomaszyna!

          A to przekodowanie to przecież wynik doboru. Ze wszystkich możliwych tRNA (rozumiem przez to wszystkie kompatybilne z rybosomem) dobór wyselekcjonował tylko takie, żeby zależność tryplet->aminokwas była zupełnie jednoznaczna. Współczesne organizmy, gdyby mutacja spowodowała pojawienie się tRNA spoza dozwolonego zakresu, wywaliłyby się do góry kołami. Dawno, dawno temu wcale tak być nie musiało. Synteza białek była bardziej przypadkowa. Ten mechanizm i jego jednoznaczność w końcu też jest osiągnięciem ewolucji.

        • Enzymy robiące aa-tRNA to też nanomaszyny, i też sekwencyjne – jedno po drugim robią. Tyle, że nie na ciągłej tasiemce. Może cię nader powierzchowne podobieństwo do maszyny Turinga tak ekscytuje? ;-)

          Nie rozumiem argumentu z doboru, jakby mutacja spowodowała zmianę w krytycznym punkcie rybosomu, organizm też by się wywalił.

  5. PS. Jeszcze jedno w sprawie rybosomu. Jednej rzeczy ten film mnie nauczył, że rybosom nie tylko jest durnowaty, ale i powolny. Podobne te filmy pokazują procesy w real-time, wyobrażałem sobie pracę rybosomu jako znacznie szybszą :-)

    • 14 ztrewq

      Hah, no widzisz — czyli jednak zysk. Właśnie to, że jest to w real time (i dodanie efektu ruchów Browna) bardzo mi się podobało. Nie chciało mi się jednak sprawdzać, do jakiego stopnia to jest prawdziwe.

      No dobra, sprawdziłem. Synteza RNA to jakieś 20-50 bp/s. Synteza białek przebiega u prokariontów nieco wolniej, ale nie aż tak: 10-20 aa/s. Natomiast u eukariontów jest znacznie wolniejsza — 3-8 aa/s (cytuję za Siller et al. 2010). To jest mniej więcej tempo, które widzimy na symulacji — i mniej więcej się zgadza, bo przecież widać też eksport RNA przez membranę jądra.

      • Gdyby wykopane przez ciebie liczby były wpisane na nasz hipotetyczny schemat, poznałbym prędkość syntez znacznie precyzyjniej (białka jeszcze dadzą się z filmu jako tako policzyć czy na oko oszacować, ale RNA?).

        • 16 ztrewq

          No oczywiście. Ale oglądając symulację nabrałeś zupełnie bez wysiłku właściwego wyczucia. Gorzej, że mylącego jeśli chodzi o bakterie.

  6. 17 softmatsg

    „że rybosom nie tylko jest durnowaty, ale i powolny. ”

    Dzieki temu mozna bylo opracowac metode sekwecjonowania DNA na poziomie pojedynczych lancuchow za pomoca fluorescencji.

  7. 18 Rafał

    A jak to się dzieje, że rybosom zawsze od razu znajduje właściwy aa-tRNA? Tak przynajmniej to wygląda na tej animacji… To samo zresztą z syntezą mRNA: mnóstwo nukleotydów wpada do polimerazy, a wypada tylko nowy łańcuch. Czy to znaczy, że te nukleotydy, które w danej chwili nie są potrzebne, siedzą w jakiejś komorze wewnątrz polimerazy?

    • To znajdowanie aa-tRNA przeoczyłem, ale te wyłącznie właściwe nukleotydy też mi wpadły w oko. Pewnie statystycznie wpada tyle samo A, U, G, C, ale co jeśli matryca ma akurat GCCGCCGCC ciągnące się przez dziesiątki trypletów?

      Nie pisałem o tym, bo głupio mi było aż tak zasypywać negatywami ;-)

      • 20 ztrewq

        No, nic szczególnego się nie dzieje, zakładając, że synteza tej matrycy nie zmienia istotnie stężenia NTP w otaczającym roztworze. Gaal et al. (1997) podają, że polimeraza RNA z E.coli wymaga stężeń ATP i GTP niemal mM do efektywnego działania, poniżej jest mało efektywna. E coli ma objętość komórki jakieś 0.5 μm3, czyli — poprawcie mnie, jeśli się mylę — 0.5e-15 litra, czyli zakładając stężenie równomierne 1mM zawiera jakieś 0.5e-15 moli każdego NTP, ergo 3e8 każdego NTP, z których 10% to już jest dość stuffu, żeby zsyntetyzować kilkanaście-kilkadziesiąt milionów zasad RNA. Uff.

        Inaczej jest oczywiście z aa-tRNA: obrazek jest superfajosko skomplikowany, bo parametrami są, niezależnie, częstość występowania aminokwasów w sekwencji, częstość występowania aminokwasów w sekwencji zależnie od częstości syntezy danego białka, częstość użycia synonimowych kodonów i rozkład częstości występowania różnych aa-tRNA.

        Jeśli rybosom trafia na kodon, któremu odpowiada rzadko występujące aa-tRNA, to zazwyczaj długo musi czekać, zanim się trafi to właściwe. Im dłużej czeka, tym większe prawdopodobieństwo, że synteza białka zostanie przerwana albo zostanie wbudowany niewłaściwy aminokwas.

        U bakterii ważną rolę pełni tu tmRNA, RNA które jest zarówno tRNA (bo przyłącza się do trypletu zajmując miejsce tRNA w rybosomie) i jest matrycą, którą podstawia zamiast mRNA. Matryca koduje sygnał proteolizy. Jednocześnie tmRNA uwalnia zatrzymany rybosom. Nie do końca to, co napisałem, jest w związku z tematem, ale uważam, że tmRNA jest übercool.

        • 21 Rafał

          Czyli byłoby to może wytłumaczeniem (przez ‚to’ mam na myśli te komplikacje dla aa-tRNA), dlaczego synteza białka jest o tyleż wolniejsza od syntezy mRNA?

        • 22 ztrewq

          Po zastanowieniu: no nie wiem do końca. Bo widzisz, u bakterii też te komplikacje są, a synteza chyba nie jest aż o tyle wolniejsza.

  8. 23 PGolik

    Bardzo fajne animacje translacji są też tu:
    http://www.mrc-lmb.cam.ac.uk/ribo/homepage/mov_and_overview.html
    To strona Venki Ramakrishnana, który dostał ostatnio Nobla za udział w pracach nad strukturą przestrzenną rybosomu, i te jego animacje są właśnie robione na podstawie dokładnych struktur 3D. Polecam

  9. Mnie się filmik podobał. A w kwestii powyższej dyskusji o jego nieścisłości i małej użyteczność oraz biorąc pod uwagę wpis, który ostatnio pobieżnie przejrzałem, muszę stwierdzić, że najwyraźniej nie jest ze mnie materiał na naukowca, ale na nauczyciela.

    Widzę te zblazowane twarze dzieci wbijających cyrkiel w gumkę do ścierania w trakcie omawiania schematu przedstawiającego syntezę białka. Potem widzę dokładnie te same zblazowane twarze kilka lat później – dorosłe już dzieci rysują smętnie kwadraty w swoich notatkach i zastanawiają się, jak zdadzą ten egzamin z biologii…

    Sądzę, że ten filmik ma ogromny potencjał edukacyjny. Po pierwsze jest ładny, dynamiczny i zachęcający. Po drugie sądzę, że może przełamać w wielu osobach niechęć do nauk biologicznych, wywołaną przez poczucie, że są one zbyt skomplikowane, aby je zrozumieć. Ale może po prostu jestem naiwny… :D

  10. 25 Em

    Zgadzam sie z poprzednikiem: dla liceum jest to bomba. Bo „dzieciakom” samodzielnie brakuje często wyobraźni, by połaczyć znakiem równości białko i maszynę, a bez tego wyobrażenia cała nauka biologii molekularnej bierze w łeb (a jeszcze częsciej to nauczyciele nie wykazują ochoty i inicjatywy by pomóc uczniom w walce z molekułą bo sami jej nie rozumieją). A tu miniaturowe machiny są i ruchome i do tego hałasują i stukają jak prawdziwe roboty na linii produkcyjnej!

    To fakt, że też mnie kilka rzeczy irytuje, np. uproszczona bryła polimerazy, która tak samo amplifikuje nić opóźnioną jak matrycową, nazywanie zasad tylko literowo, wspomniane wsysanie nukleotydów i ten nieszczęsny komputerowiec – ale nie bądźmy tak surowi. W końcu DOKŁADNEGO prostego polipeptydu w roztworze wodnym nie udało się zasymulować na dłużej niż (o ile mnie pamięć nie myli?) nanosekundę używając superkomputerów…



%d bloggers like this: