Филогенетика
- построение деревьев, их сравнение и применение

In a nutshell, филогенетика помогает визуализировать родственные отношения и эволюционные процессы.

🤓Процесс построения филогенетических деревьев

1. Сбор последовательностей ДНК, РНК или белков для анализа(из геномных баз данных или лабораторных исследований)
2. выравнивание собранных последовательностей для выявления сходств и различий между ними.
3. Существует несколько методов, используемых для построения филогенетических деревьев:

- Методы на основе расстояний (например, метод ближайших соседей — Neighbor-Joining) вычисляют эволюционные расстояния между последовательностями и строят дерево на основе этих расстояний. Он быстрый, но может не учитывать все возможные эволюционные изменения и требует предварительного вычисления расстояний.
- Методы максимального правдоподобия и максимальной экономии (maximum parsimony) оценивают наиболее вероятные эволюционные пути. Он более точный, но требует сильно больше времени и ресурсов.
- UPGMA (Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean): Этот метод предполагает равномерную скорость эволюции и строит дерево, основываясь на попарных расстояниях между таксонами. Он подходит для анализа данных с постоянной эволюционной скоростью, но в реальности дает большие искажения.

4. На основе выбранного метода создается филогенетическое дерево, которое отражает предполагаемые родственные связи между видами или генами.
5. После построения дерева важно провести его анализ, чтобы понять эволюционные процессы и отношения между объектами исследования.

🌳Методы сравнения деревьев

В комментариях есть небольшой словарик с объяснением терминов

🍃Tree Distance Metrics
- Расстояние Робинсона-Фоулдса (RF): измеряет количество разделений (бипартий таксонов), которые различаются между двумя деревьями. Меньшее расстояние RF указывает на большее сходство.
- Quartet Distance: Сравнивает набор всех подмножеств (квартетов) из четырех таксонов между двумя деревьями, измеряя, насколько сходно деревья представляют отношения между каждым квартетом.
- Path-Difference Metric: измеряет разницу в длинах путей между каждой парой таксонов в двух деревьях. Это часто применяется к взвешенным деревьям, где длины ветвей несут эволюционную информацию.

🍃Сопоставление от дерева к дереву
- Subtree Prune and Regraft (SPR): Подсчитывает минимальное количество ходов, необходимых для преобразования одного дерева в другое. Один ход - это обрезка поддерева и его повторное прикрепление в новом месте.
- Nearest-Neighbor Interchange (NNI): Подсчитывает минимальное количество операций NNI, необходимых для преобразования одного дерева в другое. NNI предполагают перестановку внутренних ветвей и являются вычислительно эффективными.

🍃Consensus Methods
- Strict Consensus Tree: отображает только те взаимосвязи, которые присутствуют во всех входных деревьях, - это полезное свойство для больших дата сетов.
- Majority-Rule Consensus Tree: показывает ветви, которые отображаются в большинстве входных деревьев, предоставляя сводную информацию, отражающую общие группировки, даже если некоторые деревья расходятся.

🍃Сравнение по признакам
- Анализ с разделением спектра: сравниваются наборы разделений (бипартий) в каждом дереве. Этот подход полезен при оценке сходства кластеризации в больших деревьях.
- Сравнение кластеров: сравниваются кластеры или клады на деревьях, используя такие показатели, как индекс Фаулкса-Маллоуза, который вычисляет сходство между кладами, найденными на разных деревьях.

Чаще всего, пожалуй, используются Robinson-Foulds (RF) Distance, Consensus Trees, и статистические тесты. RF очень легкий и понятный, его используют, когда таксоны на деревья одинаковые. Consensus - чуть более сложный методы, позволяющие анализировать большие датасеты, в которых не обязательно должны быть строго одинаковые виды.

#методы

Ответ: Б
Удивительно, но во всех пособиях по пивоварению сказано, что обильное перемешивание сусла приведет лишь... К седементации дрожжей, из-за чего выход продукта меньше.

Слышали про диабет? А про лекарства от него? А они есть, даже в некотором разнообразии. А методы их применения еще и модифицируются умными дядьками.

Вот об этом мы сегодня и поговорим

#лекарства

Современные применения стволовых клеток в исследованиях и медицине

🤓Стволовые клетки (СК) используются в медицине и исследованиях благодаря их способности к дифференцировке и самообновлению. Их превращают в специализированные клетки, путем изменений в белковом составе и экспрессии генов. Например, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки получают из взрослых клеток, с помощью репрограммирования, что позволяет им дифференцироваться в различные типы клеток организма. Но для чего конкретно они уже (успешно) применяются?

🩸Лечение гематологических заболеваний

Гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) используются для лечения заболеваний крови, таких как лейкозы и лимфомы. Существует два основных типа трансплантации ГСК: аутологичная, когда образец забирается у самого пациента, и аллогенная, когда донором является другой человек.

🧫Регенерация тканей

Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) активно используются для восстановления поврежденных тканей при ожогах и травмах. Они способны дифференцироваться в различные типы клеток, такие как хрящевые, костные и жировые клетки. МСК также выделяют биологически активные вещества, которые помогают модулировать иммунный ответ и способствуют заживлению.

🫀Лечение сердечно-сосудистых заболеваний

СК применяются для восстановления сердечной мышцы после инфаркта миокарда, когда СК вводятся в поврежденную ткань.

В одном из клинических испытаний пациенты с инфарктом миокарда получили СК из их собственного костного мозга через несколько дней после события. Результаты показали улучшение функции сердца и снижение риска повторных событий.

🧠Применение в неврологии

СК исследуются для лечения неврологических заболеваний, таких как рассеянный склероз и болезнь Паркинсона. Мезенхимальные СК могут дифференцироваться в нейроны и поддерживать восстановление нервной ткани.

💉Лечение диабета

СК используются для восстановления функций поджелудочной железы у пациентов с диабетом 1 типа. Исследования показывают, что трансплантация клеток поджелудочной железы улучшает контроль уровня сахара в крови.

Клинические испытания с использованием стволовых клеток показали результаты в восстановлении инсулиновой секреции у пациентов с диабетом.

#методы
#лекарства

Задача из учебника Альбертса
Повторяем репликацию

#олимпиады #задания

Всем привет! Вы могли заметить, что у нашего канала произошел небольшой отпуск 🫠 Уже сегодня будет новый пост, а пока что к вам есть вопрос: какие рубрики вы находите наиболее интересными и/или полезными, какие посты вам нравится читать больше всего, что вы бы хотели, чтобы выходило чаще/реже?
Мы планируем поработать над списком рубрик - что-то убрать, что-то поменять, добавить, и нам очень важно знать мнение нашей аудитории. Также, любые комментарии на этот счет можно писать под этим постом💫

Вестерн-блоттинг: методика и применение

Это аналитический метод, используемый для определения специфичных белков в образцах типа тканей или сывороток. Он сочетает в себе электрофорез и перенос белков на мембрану, что позволяет визуализировать и идентифицировать целевые белки с помощью антител.

🧪Этапы метода

1. Разделение белков: Белки из образца сначала разделяются по размеру с помощью гель-электрофореза. Это позволяет получить четкие полосы, соответствующие различным белкам.

2. Перенос на мембрану: После электрофореза белки переносятся на специальную мембрану (нитроцеллюлозную или PVDF). Этот процесс может осуществляться как капиллярным методом, так и с помощью электропереноса, который является более быстрым и надежным.

3. Блокирование: Мембрана обрабатывается блокирующим раствором, чтобы предотвратить неспецифическое связывание антител.

4. Обнаружение белков: Мембрана инкубируется с первичными антителами, специфичными к целевому белку, а затем с вторичными антителами, которые мечены ферментами или флуоресцентными метками. Это позволяет визуализировать присутствие целевого белка.

5. Анализ результатов: Полученные полосы сравниваются с контрольными образцами для определения наличия и количества искомого белка.

🧑‍🔬Применение

Вестерн-блоттинг используется в молекулярной биологии для анализа экспрессии белков, их модификаций и взаимодействий. Благодаря своей высокой чувствительности и специфичности, вестерн-блоттинг наиболее распространен для идентификации и характеристики белков в научных исследованиях.

🤓Так подождите... Разве чего-то похожего уже не было?

Да, другой метод, который мы рассмотрели ранее - ИФА - очень напоминает. Но все же есть пара отличий

Вестерн-блоттинг включает разделение белков с помощью электрофореза, их перенос на мембрану и последующее выявление с использованием специфичных антител, что позволяет визуализировать белки по размеру и количеству. В отличие от этого, ИФА основан на связывании антител с антигенами в растворе, что позволяет быстро и эффективно измерять уровень белка без необходимости его предварительного разделения.

То есть вестерн-блоттинг дает больше информации, но он сильно более трудоемкий

Ну, и конечно же самое интересное - почему он так назван? Никогда не угадаете - потому что он был разработан на Западе, в университете Калифорнии)) В следующий раз рассмотрим и другие стороны света

#методы

Ответ:
1,3,5,8.
1- все ферменты успели закончить реализацию на промежутке репликационной вилки
3- лигаза недостаточно сшила фрагменты Оказаки, и один фрагмент отвалился
5 - стандартная картинка репликации
8 - аналогично 3

4 вариант возможен, но встречается реже, так как высока вероятность, что следующий за выпавшим фрагментом Оказаки тоже выпадет.

Задача:

а) В определённой ткани в определённый момент времени только 15 клеток из 25000 находятся в митозе. Считая, что продолжительность митоза составляет 50 минут, рассчитайте общую среднюю продолжительность клеточного цикла в сутках у клеток этой ткани. Ответ округлите до целых.

б) Также известно, что масса ядерной ДНК в некоторых клетках этой ткани (назовём их клетки типа А) превышает массу ядерной ДНК в некоторых других клетках (типа В) в 2 раза. Также присутствуют клетки (типа С) с промежуточной массой ядерной ДНК. Известно, что клеток типа А в 4 раза больше, чем клеток типа В, и в 1,5 раза больше, чем клеток типа С. Используя данные из предыдущего пункта, рассчитайте примерную среднюю продолжительность фаз G1, S, G2 в сутках. Ответы округляйте до целых.

🗺А сегодня будет небольшое путешествие по сторонам света... В прошлый раз вестерн-блоттинг был разобран наиболее подробно, потому что мы так решили🥸. Ниже - краткий обзор всех остальных.

Общий механизма такой:

1. Электрофорез для разделения по размеру
2. Перенос на мембрану
3. Гибридизация (используются меченые зонда для специфического связывания с целевыми последовательностями)

🏝Саузерн-блоттинг

Саузерн-блоттинг — это первый метод блоттинга, разработанный Эдвином Саузерном. Он используется для определения последовательности ДНК в образцах. Он позволяет выявлять мутации, изучать генетическую изменчивость и идентифицировать гены.

🗻Норзерн-блоттинг

Норзерн-блоттинг применяется для анализа РНК. Он позволяет исследовать экспрессию генов и уровни транскрипции. Метод позволяет изучать уровень экспрессии генов в различных условиях и клеточных типах.

⛰Саузвестерн-блоттинг

Саузвестерн-блоттинг сочетает в себе элементы Саузерн и Вестерн блоттингов. Он используется для определения белков, связанных с ДНК. Метод помогает изучать взаимодействия между белками и ДНК, что важно для понимания регуляции генов.

⛩Истерн-блоттинг

Истерн-блоттинг используется для определения посттрансляционных модификаций белков, таких как фосфорилирование или гликозилирование. Он позволяет исследовать функциональные изменения белков и их взаимодействия с другими молекулами.

#методы

Мне аутоимунные заболевания всегда казались чем-то неправильным, сложным и непонятным. Поэтому возникало ощущение, что они не лечатся и что это вообще что-то ужасно ужасное. И хотя это и правда очень сложно, большинство препаратов направлены только на купирование симптомов и поддержание пациентов, но британские российские ученые, выяснили сделали препараты, которые в перспективе могут позволить их лечить!

А моя работа скромная - я сделала про это пост

#лекарства

Ответ:

а) Как уже и написали в комментариях, соотношение делящихся клеток к остальным клеткам в колонии равно соотношению времени митоза к общему циклу. Соответственно, мы получаем 58 суток. В реальной жизни такие цифры "немного" диковаты, однако в действительности митоз занимает очень малую долю от общей продолжительности цикла.

б) Данная задача решается аналогично. Клетки типа А - это клетки в стадии G2 и М, когда ДНК реплицировалось
С - это клетки в S фазе, В - в G1 фазе (условно считаем, что клеток в G0 нет)

Составляем систему уравнений:
x - A, y - B, z - C
4y = x
1,5z = x
x + y + z = 58

Отсюда следует:

x + 0,25x + 2x/3 = 58
23x/12=58
x = 30 суток
y = 8 суток
z = 20 суток
Так как время митоза крайне мало по сравнению с другими фазами цикла, в расчет его не принимаем.

Мне как-то со школы казалось, что противовирусные препараты - это что-то на грани фикции. Вот есть антибиотики. Там понятно - бактерии, клеточная стенка, все дела. Есть противогрибковые - там в целом тоже наука не хитрая. Но вирусы - это что-то настолько маленькое и неуломивое, насколько бестелесное, что кажется - как против этого может быть лекарство? А вот может.

Противовирусные препараты действуют на различные стадии жизненного цикла вирусов, предотвращая их адсорбцию, проникновение и репликацию. Некоторые препараты, как, например, интерфероны, активируют иммунный ответ, повышая устойчивость клеток к вирусам. Сейчас разрабатываются пролонгированные антиретровирусные препараты и новые противовирусные средства для лечения COVID-19.

А я все еще пишу посты🫡

#лекарства