Наночастицы оксида цинка в косметических средствах могут оказаться токсичными для детей. Найден белковый <<переключатель>> для ретровирусов. Разработан новый инструмент для изучения ДНК
ВЫПУСК 96
Наночастицы оксида
цинка в косметических средствах могут оказаться токсичными для детей
Ученые сообщают, что размер частиц влияет на токсичность оксида цинка,
материала, широко применяемого в косметических солнцезащитных средствах.
Частицы меньше 100 нанометров несколько более токсичны для клеток толстой
кишки, чем обычный оксид цинка. Твердый оксид цинка более токсичен, чем
эквивалентные количества растворимого цинка, а непосредственный контакт частиц
с клетками приводит ких смерти.
ИсследованиеопубликовановACS' Chemical Research in Toxicology.
Филип Моос (Philip Moos) и его коллеги отмечают, что существует
озабоченность потенциальной токсичностью наночастиц различных материалов,
которые по своим физическим и химическим свойствам могут отличаться от более
крупных частиц. Имея размер в 50000 раз меньший, чем толщина человеческого
волоса, наночастицы используются в пищевых продуктах, косметике и других
потребительских товарах. Некоторые солнцезащитные средства содержат наночастицы
оксида цинка. «Непреднамеренное воздействие наноразмерных частиц оксида цинка
на детей, случайно съевших солнцезащитные средства, вызывает озабоченность
общества, мотивируя изучение влияния наноматериалов на клетки толстой кишке», -
отмечают ученые.
В
экспериментах на культурах клеток толстой кишки ученые сравнили воздействие
наночастиц оксида цинка и оксида цинка, продаваемого в виде обычного порошка.
Они обнаружили, что наночастицы были в два раза более токсичны для клеток, чем
частицы большего размера. Хотя номинальный размер частиц был в 1000 раз больше,
обычный оксид цинка содержал широкий диапазон размеров частиц и включал частицы
достаточномаленького размера, чтобы их
можно было рассматривать как наночастицы. Токсическая для клеток толстой кишки
концентрация была эквивалентнаупотреблению 2 граммов солнцезащитного средства (около 0.1 унции).
Исследование
проводилось на изолированных клетках с целью выяснения биохимических эффектов и
не учитывало изменения, происходящие с наночастицамив процессе прохождения ими пищеварительного тракта. Ученые
считают, что для определения токсичности наночастиц цинка для лабораторных
животных и людей, необходимы дальнейшие исследования.
Аспирант из Университета
Британской Колумбии (UniversityofBritishColumbia - UBC) открыл ранее неизвестный
механизм «выключения» ретровирусов – фрагментов генетического материала,
которые могут привести к фатальным мутациям в ДНК клетки.
Открытие,
опубликованное в журнале Nature, может привести к разработке таких новых методов лечения
рака, которые убивают только опухолевые клетки и не наносят вреда окружающим
здоровым тканям.
Дэнни Леунг (DannyLeung), 27-летний аспирант лаборатории доцента
кафедрымедицинской генетики
медицинского факультета UBC Мэтью
Лоринца (MatthewLorincz),
обнаружил, что белок ESET имеет
решающее значение для предотвращения активации эндогенных ретровирусов в
стволовых клетках мышиных эмбрионов. Дальние родственники таких ретровирусов
особенноактивны в клетках раковых
опухолей яичек, груди и кожи у людей.
Если
заблокировать белок ESET,
ретровирусы могут стать значительно более активными, таким образом, либо убивая
раковые клетки-хозяева, либо помечая их как мишени для иммунной системы.
Леунг
вместе с аспирантом из Университета Киото (KyotoUniversity) Тошиюки Матсуи (ToshiyukiMatsui)
посвятил свое обучениев UBC
развивающейся области – эпигенетике, то есть изменениям в геноме, не влекущим
за собой изменений генетического кода. Эпигенетические изменения определяют
экспрессию генов.
Основным
механизмом «выключения» определенного гена является метилирование ДНК, при
котором к ее структуре присоединяется химическая группа. Но Леунг и его коллеги
из UBC и Университета Киото обнаружили, что активация ESET- гораздо
более мощный механизм «выключения» ретровирусов в стволовых клетках мышиных
эмбрионов, чем метилирование ДНК. Это свидетельствует осуществовании независимого параллельного
пути выключения ретровирусов.
Их
исследование имеет прямое отношение к лечению рака, так как раковые клетки похожи
на стволовые – они могут дифференцироваться в другие типы клеток. Кроме того,
по неизвестным причинам, в раковых клетках отмечается значительно меньше
метилированных оснований ДНК, чем в нормальных клетках. Поэтому блокирование
ESET затронет только раковые
клетки, позволяя ретровирусам процветать в ущерб клеткам-хозяевам. Нормальные
дифференцированные клетки, которые держат ретровирусы под контролем с помощью
метилирования ДНК, повреждаться не будут.
«Подавление
ESET может влиять только на
раковые клетки, позволяя экспрессироваться ретровирусам, что, в свою очередь,
будет убивать раковые клетки», - говорит Леунг.
Люминесцентные
маркерыявляются незаменимым
инструментом для исследования ДНК. Но с маркерами у ученых много хлопот.
Некоторые из них при введении в ДНК разрушают ее структуру и нарушают функции.Некоторые светятся так слабо, что с трудом
могут быть обнаружены в генетическом материале. Поэтому ученым хотелось бы
получить альтернативные маркеры.
Аспирант
Университета Копенгагена (UniversityofCopenhagen) в сотрудничестве с
исследователями из Технического университета Чалмера (ChalmersTechnicalUniversity)разработал инструмент, способный решить обе проблемы: инструмент,
который можно назвать «молекулярным шаблоном».
Аспирант
Сорен Преус (SorenPreus) занимался исследованием двух люминесцентов, так
называемых аналогов оснований ДНК – tCO и tCnitro, пытаясь определить, можно ли с
их помощью изучать структуру ДНК,не
разрушая ее. Его исследование показало, что их введение в ДНК не нарушает ее
функций.Более того, один из аналогов
оснований очень эффективно излучал свет, а второй активно его поглощал. И так
как между двумя люминесцентными маркерами можно спровоцировать передачу
световой энергии, они могут использоваться в таком измерительном методе, как переносэнергиифлуоресцентногорезонанса
(FluorescenceResonanceEnergyTransfer - FRET).
Измерения
методом FRET проводятся с помощьюдвух
люминесцентных маркеров, передающих друг другу световую энергию, и последующей
оценки эффективности такой передачи.
Два
различных маркера находятся в спирали ДНК. Под воздействиемсвета один из маркеров (tCO) передаетчасть световой энергии другому (tCnitro).
Передачу энергии можно измерить. Произведя обратный расчет, можно получить
очень точную информацию о расстоянии и угле между двумя маркерами.
Зная
расстояние и угол между маркерами, можно вычислить расстояния и углы между
всеми парами оснований в структуре ДНК. Исходя из этих данных,исследователи могут составить картину,
отображающую каждый изгиб и поворотв
структуре. Так как структура и функцияДНК тесно взаимосвязаны, метод может привести к развитию новых взглядов
нафункционирование ДНК.
Применениеметода FRET в подобных исследованиях не
ново. Новым является то, что Сорен Преус в сотрудничестве со шведскимТехнологическим университетом Чалмерса
разработал один из аналогов оснований-
tCnitro. Но еще более важным является тот факт, что Преус, использовав
технические возможности Молекулярно-инженерной группы Университета Копенгагена
(MolecularEngineeringGroupatUniversityofCopenhagen), проанализировал все аспекты
передачи энергии между двумя маркерами, так как это позволит будущим
исследователям ДНКсоотнести результаты
измерений с ее структурой.
Мистер
Преус надеется, что новый инструмент найдет свое применение в описании
структурных изменений, возникающих при соединении белкас ДНК или РНК, так как это может объяснить
основные клеточные механизмы. Но не менее важно и следующее: молекулярный
шаблон можно использовать для детального изучения механизма действия новых
лекарственных препаратов в процессе их связывания с ДНК или РНК.
Полная или частичная перепечатка любого материала разрешается и
приветствуется при обязательной гиперссылке на рассылку «Нанотехнологии в медицине и биологии»