معلومة

11.22: ينبع - علم الأحياء

11.22: ينبع - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

السيقان هي جزء من نظام النبتة. كما أنه يساعد على نقل منتجات التمثيل الضوئي ، أي السكريات ، من الأوراق إلى باقي أجزاء النبات.

تتميز السيقان النباتية ، سواء كانت فوق الأرض أو تحتها ، بوجود العقد والداخلية (الشكل 1). العقد هي نقاط التعلق بالأوراق والجذور الهوائية والزهور. تسمى المنطقة الجذعية بين عقدتين انترود. الساق التي تمتد من الساق إلى قاعدة الورقة هي السويقة. ان إبطي برعم توجد عادة في الإبط - المنطقة الواقعة بين قاعدة الورقة والساق - حيث يمكن أن تؤدي إلى غصن أو زهرة. يحتوي الجزء العلوي من اللقطة على النسيج الإنشائي القمي داخل برعم قمي.

تشريح الساق

تنشأ الأعضاء الجذعية والأعضاء النباتية الأخرى من نسيج الأرض ، وتتكون بشكل أساسي من أنسجة بسيطة تتكون من ثلاثة أنواع من الخلايا: خلايا النسيج الحشوي ، وخلايا الحمة ، وخلايا الصلبة.

خلايا الحمة هي الخلايا النباتية الأكثر شيوعًا (الشكل 2). توجد في الساق والجذر وداخل الورقة ولب الثمرة. تعد خلايا الحمة مسؤولة عن وظائف التمثيل الغذائي ، مثل التمثيل الضوئي ، وتساعد في إصلاح الجروح وتضميدها. تقوم بعض خلايا النسيج أيضًا بتخزين النشا. في الشكل 2 ، نرى اللب المركزي (أزرق مخضر ، في المنتصف) والقشرة المحيطية (منطقة ضيقة من 3-5 خلايا سميكة داخل البشرة فقط) ؛ كلاهما يتكون من خلايا حمة. الأنسجة الوعائية المكونة من نسيج الخشب (الأحمر) ونسيج اللحاء (الأخضر ، بين نسيج الخشب والقشرة) تحيط باللب.

خلايا Collenchyma هي خلايا مستطيلة ذات جدران سميكة غير متساوية (الشكل 3). أنها توفر الدعم الهيكلي ، بشكل أساسي للساق والأوراق. تكون هذه الخلايا حية عند النضج وعادة ما توجد أسفل البشرة. تعتبر "أوتار" ساق الكرفس مثالاً على خلايا Collenchyma.

خلايا المصلبة توفر أيضًا الدعم للنبات ، ولكن على عكس خلايا Collenchyma ، يموت الكثير منها عند النضج. هناك نوعان من الخلايا المصلبة: الألياف والصلبة. كلا النوعين لهما جدران خلوية ثانوية سميكة مع ترسبات اللجنين ، وهو مركب عضوي يعد مكونًا رئيسيًا للخشب. الألياف هي خلايا طويلة نحيلة. الصلبة هي أصغر حجمًا. يعطي Sclereids الكمثرى قوامها الشجاع. يستخدم البشر ألياف الصلبة لصنع الكتان والحبال (الشكل 4).

سؤال الممارسة

ما هي طبقات الجذع التي تتكون من خلايا الحمة؟

  1. القشرة واللب
  2. اللحاء
  3. الصلبة
  4. نسيج

[تكشف-الإجابة q = ”700313 ″] إظهار الإجابة [/ تكشف-الإجابة]
[إجابة مخفية أ = ”700313 ″] الإجابة أ و ب. تتكون القشرة ، واللب ، والبشرة من خلايا الحمة. [/ hidden-answer]

تعديلات الجذعية

قامت بعض الأنواع النباتية بتعديل سيقانها التي تلائم بشكل خاص موطنًا وبيئة معينة (الشكل 5). أ جذمور هو جذع معدل ينمو أفقيًا تحت الأرض وله عقد وعقد داخلية. قد تنشأ براعم عمودية من البراعم الموجودة على جذمور بعض النباتات ، مثل الزنجبيل والسراخس. كورمز تشبه الجذور ، إلا أنها أكثر تقريبًا ولحمًا (كما هو الحال في الزنبق). تحتوي القرم على أغذية مخزنة تمكن بعض النباتات من البقاء على قيد الحياة في فصل الشتاء. ستولونس عبارة عن سيقان متوازية تقريبًا مع الأرض ، أو أسفل السطح مباشرةً ، ويمكن أن تؤدي إلى ظهور نباتات جديدة عند العقد. العدائين هي نوع من stolon يمتد فوق الأرض وينتج نباتات مستنسخة جديدة في العقد على فترات متفاوتة: الفراولة هي مثال. الدرنات هي سيقان معدلة قد تخزن النشا كما يظهر في البطاطس (Solanum ص). تنشأ الدرنات على شكل نهايات منتفخة من ستولونس ، وتحتوي على العديد من البراعم العرضية أو غير العادية (المألوفة لنا باسم "عيون" البطاطس). أ مصباح، التي تعمل كوحدة تخزين تحت الأرض ، هي تعديل للساق يبدو وكأنه أوراق سمين متضخمة تخرج من الساق أو تحيط بقاعدة الساق ، كما يظهر في القزحية.

شاهد عالم النبات ويندي هودجسون ، من حديقة النباتات الصحراوية في فينيكس ، أريزونا ، وهو يشرح كيف تمت زراعة نباتات الأغاف كطعام منذ مئات السنين في صحراء أريزونا في هذا الفيديو: البحث عن جذور محصول قديم.

يمكن العثور على رابط لعناصر تفاعلية في أسفل هذه الصفحة.

بعض التعديلات الهوائية للسيقان هي محلاق وأشواك (الشكل 6). المحلاق عبارة عن خيوط رفيعة ومبرمة تمكن النبات (مثل الكرمة أو اليقطين) من الحصول على الدعم من خلال التسلق على الأسطح الأخرى. الأشواك هي فروع معدلة تظهر على شكل نواتج حادة تحمي النبات ؛ تشمل الأمثلة الشائعة الورود وبرتقال أوساج وعصا الشيطان.


2016 معسكر صيفي STEM حول بيولوجيا الحمض النووي والمعلوماتية الحيوية

في الجزء الأول من درس يوم الخميس ، استخدم الطلاب مجاهر التشريح لفحص النحل كما تعلموا عن علم التشريح والبيولوجيا.

بدا الجزء الثاني وكأنه يتضمن مجالًا مختلفًا تمامًا: حيث تعلم الطلاب عن أساسيات البرمجة.

لكن هذا المعسكر المحدد لطلاب المدارس الثانوية في جامعة ولاية أوريغون كان يركز على الحمض النووي والمعلوماتية الحيوية ، وهو مجال متخصص في استخدام أدوات البيانات لمساعدة العلماء ، لذلك كانت المهارة في الواقع جزءًا جوهريًا من المجال. المعسكر ، الذي ينتهي اليوم ، هو واحد من 30 معسكرًا صيفيًا وضعتها أكاديمية العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات التابعة لجامعة ولاية أوهايو ، وهي جزء من برنامج ما قبل الكلية بالجامعة.

قالت كاثي لو ، رئيسة أكاديمية العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات ، إن المعسكرات ، ومعظمها عبارة عن معسكرات يومية ، خدمت أكثر من 500 طالب في الصيف الماضي وجذبت الطلاب من جميع أنحاء الولاية. بل إنهم يجذبون حفنة من الطلاب من خارج البلاد.

قالت إن الغرض من المعسكرات ليس فقط تسليط الضوء على مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات و OSU ، ولكن أيضًا لتقديم التشجيع العام للطلاب لمتابعة التعليم بعد المدرسة الثانوية ، حتى لو كانت هذه كلية مجتمعية.

وقال لاو إن البرنامج قدم 11 ألف دولار في شكل منح دراسية العام الماضي للمخيمات.

قال بانكاج جايسوال ، الأستاذ المساعد في قسم أمراض النبات الذي نظم معسكر الحمض النووي والمعلوماتية الحيوية ، إن الطلاب في المخيم عليهم القيام بأنشطة علمية عملية لم يقم بها العديد من طلاب الدراسات العليا في هذا المجال.

قال جايسوال إنه نظم المخيم منذ صيف 2013 كوسيلة لإشراك الطلاب في العلوم مبكرًا وربما جلبهم إلى الميدان. كما أنه يساعده على تلبية متطلبات التوعية في منح مؤسسة العلوم الوطنية.

بالإضافة إلى نشاط النحل ، تناول الطلاب تسلسل الجينوم البكتيري ، وعينات ورم الجلد المصبوغة والمتصورة التي قاموا أيضًا بمعالجتها ، وزرعوا الخلايا السرطانية الخبيثة وقاموا بتصوير الخلايا السرطانية وتحليلها وتنميطها.

قال جايسوال إن الموضوع المشترك من خلال الدروس: جميعها مرتبطة بالحمض النووي والجينوم والوراثة.

وقال إن المنظمين ينظمون المعسكر للتأكيد على الأنشطة العملية بدلاً من مجرد الاستماع إلى المحاضرات. وقال إن القيام بالأنشطة باليد "تجربة مختلفة لأنها تساعد في الاحتفاظ بالمعرفة".

قالت كيرا لوسير ، المقيمة في وايت سيتي والتي ستبدأ سنتها الثانية في مدرسة إيجل بوينت الثانوية هذا الخريف ، إنها قررت القيام بالمخيم لأنها تحب العلوم.

قالت: "العلم هو أحد الأشياء القليلة التي حصلت عليها في المدرسة والتي تثير اهتمامي حقًا". والأنشطة العملية أساسية لذلك.

قالت "بالنسبة لي ، تساعدني التجربة العملية على التعلم بشكل أفضل". "من خلال الأنشطة العملية ، تحصل على الخبرة وتستمتع."


تُظهر الخلايا الجذعية الجنينية البشرية التي تحمل انتقالًا غير متوازن تمايزًا ضعيفًا في الأرومة الغاذية: نموذج في المختبر لفشل الزرع البشري

حاملات النقل المتوازن t (1122) ، وهو الانتقال المتبادل الأكثر شيوعًا في البشر ، معرضون بشكل كبير لخطر تكوين الأمشاج مع إزاحة غير متوازنة ، مما يؤدي إلى الإجهاض المتكرر. نماذج البحث الحالية لدراسة الأجنة المنقولة والأساس البيولوجي لفشل زرعها محدودة. كان الهدف من هذه الدراسة هو توضيح ما إذا كانت الخلايا الجذعية الجنينية البشرية (hESCs) التي تحمل الانتقال غير المتوازن للكروموسومات t (1122) يمكن أن تقدم تفسيرًا للإجهاض المتكرر للأجنة المنقولة غير المتوازنة. تم إجراء تحليل التهجين الفلوري في الموقع وتحليل النمط النووي لتحليل t (1122) في الأجنة أثناء PGD وفي خط hESC المشتق. تميز خط hESC بتحليل RT-PCR و FACS للعلامات متعددة القدرات. تم إجراء التمايز الموجه إلى الأرومة الغاذية بواسطة بروتين العظام المُشكل 4 (BMP4). تم تحليل تطور الأرومة الغاذية عن طريق قياس إفراز β-hCG ، والتلوين المناعي β-hCG والتعبير الجيني عن علامات الأرومة الغاذية. لقد اشتقنا أول خط hESC يحمل t غير متوازن (1122) ، والذي أظهر الخصائص المورفولوجية والجزيئية النموذجية لخط hESC. أفرز عنصر التحكم hESCs المتمايز في الخلايا الغاذية مستويات متزايدة من β-hCG وعبر بشكل متزامن عن جينات الأرومة الغاذية ، CDX2 ، TP63 ، KRT7 ، ERVW1 ، CGA ، GCM1 ، KLF4 و PPARG. في المقابل ، أظهرت hESCs المتمايزة المنقولة إفرازًا مخفضًا ومتأخرًا لـ β-hCG المصاحب مع ضعف التعبير عن جينات الأرومة الغاذية. قد يكون التنشيط المنخفض لجينات الأرومة الغاذية مسؤولاً عن اختلال تمايز الأرومة الغاذية في t (1122) -hESCs ، المرتبط بفشل الزرع في الأجنة غير المتوازنة (1122). يتم تقديم t (1122) hESCs الخاص بنا كنموذج بشري قيم لدراسة الآليات الكامنة وراء فشل الزرع.

الكلمات الدالة: فشل زرع الخلايا الجذعية الجنينية البشرية قبل الغرس التشخيص الجيني تمايز الأرومة الغاذية غير المتوازن.


مسار من الأسئلة إلى الإجابات إلى الحلول

إذا انتهت حروب الخلايا الجذعية بالفعل ، فلن يستمتع أحد بالسلام أكثر من جيمس طومسون.

كان مختبر الدكتور طومسون في جامعة ويسكونسن واحدًا من اثنين في عام 1998 انتزعوا الخلايا الجذعية من الأجنة البشرية لأول مرة ، مما أدى إلى تدمير الأجنة في هذه العملية وإثارة نقاش وطني مثير للانقسام.

وفي يوم الثلاثاء ، كان معمله واحدًا من مختبرين أبلغا عن طريقة جديدة لتحويل خلايا الجلد البشرية العادية إلى ما يبدو أنها خلايا جذعية جنينية دون استخدام جنين بشري على الإطلاق.

قال الدكتور طومسون في مقابلة إن الحقيقة هي أن لديه مخاوف أخلاقية بشأن البحث الجنيني منذ البداية ، على الرغم من أنه كان يعلم أن مثل هذه الأبحاث قدمت رؤى ثاقبة في التنمية البشرية وإمكانية علاجات جديدة قوية للأمراض.

قال: "إذا لم تجعلك أبحاث الخلايا الجذعية الجنينية تشعر بعدم الارتياح إلى حد ما على الأقل ، فإنك لم تفكر في الأمر بما فيه الكفاية". "لقد فكرت طويلا وبجد في ما إذا كنت سأفعل ذلك."

قرر في النهاية المضي قدمًا ، معتبرًا أن العمل مهم وأنه كان يستخدم أجنة من عيادات الخصوبة التي كانت ستدمر لولا ذلك. قال الأزواج الذين استخدمت حيواناتهم المنوية وبويضاتهم في تكوين الأجنة إنهم لم يعودوا يرغبون في ذلك. ومع ذلك ، قال الدكتور طومسون ، إن إعلانه عن حصوله على خلايا جذعية جنينية بشرية كان "مخيفًا" ، مضيفًا "لم يكن معروفًا كيف سيتم تلقيها".

لكنه لم يتوقع أبدًا مدى وحقد الجدل حول الخلايا الجذعية. منذ ما يقرب من عقد من الزمان ، أدت هذه القضية إلى انقسام مرير بين المرضى والسياسيين والجماعات الدينية والباحثين.

الآن مع التقنية الجديدة ، التي تتضمن فقط إضافة أربعة جينات إلى خلايا جلد البالغين العادية ، لن يمر وقت طويل ، كما يقول ، قبل أن تصبح حروب الخلايا الجذعية ذاكرة بعيدة. قال في المقابلة: "بعد عقد من الآن ، سيكون هذا مجرد حاشية تاريخية مضحكة".

أما بالنسبة للعلم الذي يقف وراءها ، لذة الاكتشاف ، فقد قال إنه لم يكن هناك "يوريكا" أبدًا.

قال ، "من المدهش أنه لا توجد لحظة" نجاح باهر "، سواء من عام 1998 أو الآن. في كلتا المرتين ، جاء هذا الاكتشاف بعد أن أمضى شهورًا في اختبار الخلايا بدقة للتأكد من أنها خلايا جذعية حقًا ، مع القلق طوال الوقت من أنها قد تموت أو تضيع بسبب التلوث. عندما علم أنه نجح ، ذهب التشويق.

قال الدكتور طومسون: "تخيل أن تحبس أنفاسك لبضعة أشهر". عندما انتهى ، قال: "شعرت في الغالب بإحساس بالارتياح."

لكنه يعرف ما فعله. الخلايا الجذعية ، وهي خلايا عالمية يمكن أن تتحول إلى أي نوع من أنواع خلايا الجسم البالغ عددها 220 نوعًا ، من الدماغ إلى الرئة ، ومن الكبد إلى القلب إلى الجلد ، تظهر عادةً بشكل عابر فقط بعد بضعة أيام من نمو الجنين. يريد العلماء استخدامها لدراسة الأمراض البشرية المعقدة مثل مرض الزهايمر أو مرض باركنسون في طبق بتري ، وإيجاد الأسباب والعلاجات. ويقولون إنه قد يكون من الممكن استخدام الخلايا لزراعة أنسجة بديلة للمرضى.

المشكلة حتى الآن كانت مصدر الخلايا - الأجنة البشرية.

يقول آر ألتا تشارو ، عالِم الأخلاق بجامعة ويسكونسن ، إن هذا الموضوع "اتخذ صفة أيقونية تقريبًا بنفس الطريقة التي اتبعت بها رو مقابل وايد."

في غضون ذلك ، قرر العديد من كبار العلماء عدم الدخول في مجال الخلايا الجذعية. يقول الدكتور طومسون إنه كانت هناك وصمة عار. ويضيف: "معظم العلماء لا يحبون الأشياء المثيرة للجدل".

جيمس ألكسندر طومسون ، وهو من مواليد أوك بارك ، إلينوي ، يبلغ من العمر الآن 48 عامًا ، لم يشرع في إلقاء قنابل أخلاقية بيولوجية. قال إن كل ما يريده هو الإجابة على أبسط الأسئلة العلمية حول التطور الخلوي.

في البداية كانت هناك درجة علمية في الفيزياء الحيوية من جامعة إلينوي. كطالب متخرج ، بدأ الدكتور طومسون العمل مع الخلايا الجذعية الجنينية للفأر ، وبعد ذلك ، وبدعم فيدرالي ، استخرج الخلايا الجذعية من أجنة القردة. بعد حصوله على شهادتي دكتوراه من جامعة بنسلفانيا ، واحدة في الطب البيطري والأخرى في البيولوجيا الجزيئية ، واصل البحث في مختبره الخاص بجامعة ويسكونسن. في النهاية ، أدرك أن دراسة الفئران والقردة يمكن أن تأخذه حتى الآن فقط. إذا أراد أن يفهم كيف تتطور الأجنة البشرية ولماذا ينحرف نموها أحيانًا ، فهو بحاجة إلى خلايا جذعية بشرية. لكنه قال إنه تردد.

في عام 1995 ، بدأ بالتشاور مع اثنين من علماء الأخلاق في جامعته ، الدكتور نورمان فوست ، وهو طبيب ، والسيدة شارو ، أستاذة القانون. كانت خطته هي استخدام أجنة غير مرغوب فيها من عيادة الخصوبة.

قال الدكتور فوست: "من غير المعتاد في تاريخ العلم أن يرغب العالم حقًا في التفكير مليًا في الآثار الأخلاقية لعمله قبل أن يشرع في القيام بذلك". "أكبر مشكلة في الأخلاق هي عدم توقع المشاكل."

لكن الدكتور فوست والدكتور طومسون توقعوا خطأً بشأن ما يزعج الناس أكثر من غيرهم. ظنوا أن هذا هو ما أطلق عليه الدكتور فوست "القوة التكنولوجية" للخلايا الجذعية. ماذا لو وضع شخص ما خلايا جذعية بشرية في دماغ فأر ، على سبيل المثال؟

قال الدكتور فوست: "اعتقدت في ذلك الوقت أن هذه ربما كانت المشكلة الأكبر". "لقد كان غير مسبوق في تاريخ علم الأحياء. إنها المساعدة. أخرجني من سيناريو هنا. لنفترض أن دماغ الفئران هو خلايا بشرية بالكامل. ما الذي يحدث هناك؟ هل هو دماغ بشري؟ وكيف ستدرسه؟ لا يمكنك أن تسأل الفأر ".

في هذه الأثناء ، بينما كان الدكتور طومسون يخطط لمحاولته للحصول على خلايا جذعية جنينية بشرية ، غيّر اكتشاف آخر وجهة نظره بالكامل عن التطور. في عام 1997 ، أعلن إيان ويلموت ، العالم في اسكتلندا ، أن إنشاء أول حيوان ثديي مستنسخ ، دوللي ، مستنسخ من خلايا ضرع مجمدة من خروف ميت منذ زمن طويل.

كان الدكتور ويلموت قد انزلق بخلية ضرع - وهي خلية لن تكون في العادة سوى خلية ضرع - في بويضة أزيلت مادتها الجينية. أعادت البيضة بطريقة ما كروموسومات خلية الضرع إلى حالتها التي كانت عليها عندما بدأ نمو الجنين لأول مرة.

يقول الدكتور طومسون: "غيرت دوللي طريقة تفكيري في علم الأحياء التطوري". "كان التطور قابلاً للعكس."

قبل أربع سنوات ، شرع هو وشينيا ياماناكا من جامعة كيوتو ، بشكل مستقل ، في اكتشاف طريقة لتقليد ما يمكن أن تفعله البيضة. نجحت كلتا المجموعتين واكتشفا أن كل ما كان عليهما فعله هو إضافة أربعة جينات إلى الخلايا وأن الخلايا ستتحول إلى خلايا تبدو ، حتى الآن ، تمامًا مثل الخلايا الجذعية.

قال الدكتور طومسون: "من السهل جدًا في الواقع تكرار ما فعلناه". لا يزال هناك المزيد من العمل ، لكنه واثق من أن الطريق أمامنا واضح.


دخول عصر النسخ أحادية الخلية في علم الأحياء والطب

مكنت التطورات التقنية الحديثة تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA-seq) في خلايا مفردة. لقد أدت الدراسات الاستكشافية بالفعل إلى إلقاء نظرة ثاقبة على ديناميكيات التمايز والاستجابات الخلوية للتحفيز والطبيعة العشوائية للنسخ. نحن ندخل عصرًا من النسخ النصية أحادية الخلية التي تبشر بتأثير كبير على البيولوجيا والطب.

تم صياغة مفهومنا عن الترانسكريبتومات بشكل أساسي من خلال الملاحظات على مستوى السكان التي كانت هي السائدة في علم الأحياء على مدى العقدين الماضيين. لقد اعتدنا على التفكير في الاختلافات في التعبير من حيث التغييرات المتدرجة أو الطية الدقيقة عند مقارنة البيانات عبر الأنسجة أو الظروف بأكملها. لكن الاختلافات الفعلية بين الخلايا قد تكون أكبر بكثير. قد تتعرض مجموعات فرعية من الخلايا لتغييرات جذرية يتم تقليلها أو تخفيفها بوجود عدد كبير من الخلايا غير المستجيبة. في الواقع ، لقد ظهر منذ أكثر من 60 عامًا أن الإشارات الاستقرائية غالبًا ما تؤدي إلى استجابات الكل أو لا شيء في الخلايا المفردة ، لكن يتم ملاحظة هذه الاستجابات كزيادة تدريجية عند قياسها كميًا عبر السكان 1.


الجزء الثاني: اتخاذ القرار الصحيح

00: 00: 15.06 أهلا بكم من جديد.
00: 00: 16.22 لذا ، مرة أخرى ، أنا جيني لي.
00: 00: 18.18 أنا أستاذ علم الوراثة في كلية الطب بجامعة هارفارد ،
00: 00: 21.21 وأنا أيضًا عضو هيئة تدريس في قسم البيولوجيا الجزيئية
00: 00: 24.17 في مستشفى ماساتشوستس العام.
00: 00: 27.00 الآن ، في المحاضرة 1 ،
00: 00: 28.22 لقد قدمت لمحة عامة عن تعطيل كروموسوم X.
00: 00: 31.23 وما سنفعله الآن في المحاضرة 2
00: 00: 33.27 هو غوص أعمق في مرحلة بدء التعطيل ،
00: 00: 38.27 وهي كيفية عد الخلايا
00: 00: 41.15 ثم قم بالاختيار الصحيح
00: 00: 43.29 من الكروموسومات النشطة وغير النشطة.
00: 00: 46.22 إذن ، هنا مرة أخرى الخطوات المختلفة لإلغاء تنشيط X.
00: 00: 49.20 وعن طريق المراجعة ، هناك آلية عد متبوعة بآلية اختيار ،
00: 00: 53.27 ثم بدء الإسكات.
00: 00: 57.28 سنركز أولاً على خطوة العد.
00: 01: 01.25 إذن ، مرة أخرى ، هذا يحدث في الكيسة الأريمية ،
00: 01: 04.25 بعد وقت قصير من إعادة تنشيط كروموسوم X الأبوي.
00: 01: 08.07 وكل خلية تتخذ قرارها الخاص
00: 01: 11.14 من عدد الكروموسوم X.
00: 01: 13.14 إذاً ، فهو يحدث في نفس الوقت
00: 01: 15.15 أن الأديم الخارجي يحتوي على 20 خلية أو نحو ذلك.
00: 01: 19.18 حسنًا.
00: 01: 20.29 وناقشنا كيف أنها حقًا نسبة X إلى جسم جسمي
00: 01: 24.09 أن الخلايا تستشعر ،
00: 01: 25.23 بدلاً من العدد المطلق للكروموسومات X.
00: 01: 27.27 وقد ذكرنا أيضًا تلك الخلايا
00: 01: 31.05 اتبع قاعدة n-1 لكل محتوى ثنائي الصبغة ،
00: 01: 34.00 بحيث يكون الذكور الذين لديهم نسبة X إلى جسم جسمي 0.5
00: 01: 39.02 لن يعطل أي كروموسومات ،
00: 01: 42.04 بغض النظر عما إذا كان ثنائي الصبغة أو رباعي الصبغيات ،
00: 01: 45.22 مع ضعف المحتوى الجينومي.
00: 01: 47.26 بينما الأنثى ،
00: 01: 49.28 مع نسبة X إلى جسم جسمي 1.0 ،
00: 01: 52.10 سيعطل أحد كروموسومين X الخاصين بها ،
00: 01: 55.24 وإذا كانت رباعية الصيغة الصبغية فسوف تقوم بإيقاف نشاطها
00: 01: 58.11 اثنان من كروموسومات X الأربعة هذه.
00: 02: 00.23 علاوة على ذلك ، إذا كان الثنائي يحتوي على ثلاثة كروموسومات X ،
00: 02: 04.10 سيعطل اثنين من الثلاثة.
00: 02: 07.10 وإذا كان لديها أربعة كروموسومات X ،
00: 02: 10.21 سوف تعطل ثلاثة من أربعة.
00: 02: 12.27 وبالتالي فإن النقطة هي أن الخلايا تتبع قاعدة n-1 هذه
00: 02: 16.06 في محتوى ثنائي الصيغة الصبغية ،
00: 02: 17.26 وتقوم كل خلية بالتحديد بنفسها.
00: 02: 21.07 وقد ذكرنا ذلك أيضًا
00: 02: 24.20 العد هو على الأرجح معايرة مرتبطة بـ X.
00: 02: 27.08 والعوامل الصبغية.
00: 02: 28.25 ذكرنا أن البسط
00: 02: 30.21 يتم إنتاجها من كروموسوم X ،
00: 02: 33.22 في شكل هذه النقطة الخضراء.
00: 02: 35.26 وتنتج الجسيمات الذاتية أيضًا عواملها الخاصة
00: 02: 39.17 - نسميها قواسم.
00: 02: 41.12 ثم العوامل الحمراء والخضراء
00: 02: 43.15 سيعاير بعضهم البعض ،
00: 02: 45.04 وتشكل عامل إعاقة
00: 02: 47.03 الذي يجلس بعد ذلك على كروموسوم X واحد ،
00: 02: 50.08 في مركز التعطيل ،
00: 02: 51.20 ويمنع مركز التعطيل هذا
00: 02: 54.19 من بدء سلسلة التعطيل.
00: 02: 58.03 لذلك ، نرى ذلك في خلية الذكور.
00: 03: 00.15 ونرى ذلك أيضًا في الخلية الأنثوية ،
00: 03: 02.20 حيث تقوم نفس العوامل بمعايرة بعضها البعض
00: 03: 06.11 لتشكيل عامل إعاقة افتراضي ،
00: 03: 08.26 الذي يجلس بعد ذلك على.
00: 03: 11.25 كروموسوم X واحد ، يمنع مركز التعطيل هذا من إطلاق النار ،
00: 03: 15.11 مما أدى إلى ظهور هذا الكروموسوم X الفعال والامتياز.
00: 03: 19.27 وقد ذكرنا هذه الفرضية
00: 03: 22.21 هو أن الكروموسومات X المتبقية
00: 03: 25.11 سيخضع بعد ذلك لإلغاء التنشيط افتراضيًا.
00: 03: 28.22 إذن ، هذه بالتأكيد وجهة نظر قابلة للتطبيق.
00: 03: 31.10 ومع ذلك ، فإننا نفضل فكرة وجود تعطيل هادف
00: 03: 35.17 - ليس شيئًا يحدث افتراضيًا.
00: 03: 37.17 لأن الأنثى في الواقع تنتج
00: 03: 40.29 نسخة إضافية من هذه العوامل الخضراء ،
00: 03: 44.12 نظرًا لأن لديها كروموسوم X إضافي.
00: 03: 46.21 وهذا العامل الأخضر لا تتم معايرته بواسطة عامل الحجب ،
00: 03: 50.18 لذلك نقترح هذا العامل
00: 03: 53.25 يذهب ويشكل هذا المجمع الإضافي
00: 03: 58.01 يسمى عامل الكفاءة ،
00: 04: 00.08 الذي يجب أن يجلس على كروموسوم X المتبقي
00: 04: 04.00 للحث عمداً على بدء التعطيل.
00: 04: 08.22 إذن ، هذه هي فرضية العاملين.
00: 04: 11.23 حسنًا.
00: 04: 13.12 إذن ، نبدأ ،
00: 04: 15.14 ما هذه العوامل الجزيئية
00: 04: 18.29 التي تشكل X ، أليس كذلك؟
00: 04: 21.02 وما هي العوامل التي تتكون منها
00: 04: 22.29 A من نسبة X إلى جسم جسمي؟
00: 04: 25.09 وهنا سنبدأ بالبسط ، X.
00: 04: 27.29 حسنًا.
00: 04: 29.04 إذن ، من حيث المبدأ ، دون معرفة كل هذا القدر
00: 04: 31.16 حول ماهية هذه العوامل ،
00: 04: 33.08 يمكننا القول أن هذا العامل
00: 04: 35.22 يجب إنتاجه من مركز تعطيل X.
00: 04: 37.25 - من تجارب التحوير التي أظهرتها لكم من قبل.
00: 04: 40.21 ونعتقد أن هذا العامل
00: 04: 43.20 يجب أن يهرب من تعطيل X.
00: 04: 46.02 إذن ، لم أذكر من قبل ،
00: 04: 47.26 لكن عدد الجينات على هذا الكروموسوم
00: 04: 51.04 في الواقع محصنون ضد تأثير Xist.
00: 04: 55.26 يهربون من الإسكات.
00: 04: 57.17 ونعتقد أن البسط
00: 04: 59.22 يجب أن يفلت من تعطيل X
00: 05: 02.01 ليكون بمثابة قراءات حساسة للجرعة
00: 05: 05.29 من ذلك الكروموسوم.
00: 05: 08.17 علاوة على ذلك ، يجب أن يكون هذا العامل قابلًا للانتشار.
00: 05: 11.16 لذلك ، من أجل معايرة العوامل الصبغية ،
00: 05: 13.17 يجب أن تكون قادرة على التحرك داخل النواة.
00: 05: 16.24 وأخيرًا ،
00: 05: 18.18 يجب أن يعمل في مركز تعطيل X ،
00: 05: 20.25 حيث يوجد الجين Xist في النهاية.
00: 05: 24.23 وبعد ذلك ، الأهم ،
00: 05: 26.20 الرياضيات يجب أن تعمل.
00: 05: 28.10 وما أعنيه بذلك هو ،
00: 05: 30.14 إذا كان شيء ما بسطًا حقًا ،
00: 05: 33.13 ثم عندما نأخذ نسخة واحدة من البسط المرتبط بـ X ،
00: 05: 38.16 يجب أن تبدأ خلايا الأنثى بالتصرف مثل الخلايا الذكرية
00: 05: 42.22 ومنع تعطيل X.
00: 05: 44.22 صحيح؟
00: 05: 46.09 لذا ، يجب أن تعتقد أنها زنزانة ذكورية ،
00: 05: 48.01 لأنها تفتقد العامل المرتبط بـ X الإضافي.
00: 05: 50.27 والعكس بالعكس
00: 05: 53.14 إذا أردنا إعطاء خلية ذكر نسخًا إضافية من البسط ،
00: 05: 57.05 أن الخلية الذكورية يجب أن تبدأ في التصرف كخلية أنثوية
00: 06: 00.14 وابدأ في الخضوع لتثبيط كروموسوم X.
00: 06: 04.06 حسنًا.
00: 06: 05.19 إذن ، هذه هي القواعد.
00: 06: 07.08 الآن ، منذ فترة ،
00: 06: 09.10 بدأنا نشك في هذا الجين غير المشفر ، Jpx ،
00: 06: 12.21 التي تقع على الجانب الآخر من Xist.
00: 06: 15.23 إنه منتج Xic مرتبط بـ Xic.
00: 06: 18.16 نعلم أن مستويات Jpx
00: 06: 21.27 زيادة حوالي عشرة أضعاف أثناء عملية تعطيل X.
00: 06: 24.29 ويحدث في نفس الإطار الزمني الذي حدث فيه Xist
00: 06: 29.01 يتم تنظيمه على هذا الكروموسوم ،
00: 06: 31.15 ونعلم أنه يفلت من تعطيل X.
00: 06: 33.29 إنه أحد الجينات القليلة التي ستنجو من التعطيل.
00: 06: 36.27 ومن تجارب التحوير.
00: 06: 39.26 لقد أخبرتك من قبل ، عندما ننقل هذه المنطقة
00: 06: 41.27 ووضعها على جسيم ذاتي ،
00: 06: 43.14 أن الجسيم الذاتي يتصرف مثل كروموسوم X.
00: 06: 45.18 ويخضع للتعطيل.
00: 06: 47.09 ومع ذلك ، إذا أردنا صنع جين متحور
00: 06: 50.04 الذي يفتقد Jpx هذا ،
00: 06: 53.14 أن الجين المتحور لم يعد قادرًا على تعطيل الجسيم الذاتي.
00: 06: 58.13 حسنًا.
00: 06: 59.29 لذا ، قمنا باختبار هذا.
00: 07: 03.16 إذن ، هنا. هذه تجربة مضان RNA في الموقع ،
00: 07: 06.23 حيث ننظر إلى تعبير Xist ،
00: 07: 09.06 والتي تظهر هنا كنقطة وردية ،
00: 07: 12.00 وهي مغلفة بالكروموسوم X.
00: 07: 14.16 لذلك ، في خلايا النوع البري نرى تعبيرًا قويًا جدًا عن Xist RNA.
00: 07: 19.15 الآن ، إذا كنا في زنزانة الأنثى ،
00: 07: 21.29 حذف نسخة واحدة فقط من Jpx.
00: 07: 25.07 لذلك ، هناك نسختان بشكل طبيعي.
00: 07: 27.06 نحن فقط نأخذ نسخة واحدة من Jpx.
00: 07: 29.00 ترى أن هذه الخلايا لم تعد تنتج ذلك
00: 07: 32.14 سحابة كبيرة قوية من الحمض النووي الريبي
00: 07: 35.20 يغلف كروموسوم X غير النشط.
00: 07: 38.05 ومع ذلك ، إذا أخذنا نسخة من Jpx
00: 07: 41.16 وأدخله في كروموسوم آخر ، جسيم جسدي ،
00: 07: 46.03 نقوم بإنقاذ تعبير Xist هذا
00: 07: 50.15 في نفس الخلايا الأنثوية.
00: 07: 52.15 حسنًا.
00: 07: 53.22 إذن ، تخبرنا هذه التجارب شيئين مهمين جدًا.
00: 07: 56.13 بادئ ذي بدء ، Jpx عنصر حساس للجرعة.
00: 08: 01.18 لذلك ، عن طريق إزالة نسخة واحدة من Jpx
00: 08: 04.25 في هذه الخلايا الأنثوية ،
00: 08: 06.17 تبدأ الخلايا الأنثوية بالتصرف كخلية ذكورية.
00: 08: 09.26 علاوة على ذلك ، فإن لغة Jpx قابلة للانتشار ،
00: 08: 13.19 لأننا نضع الجين على جسيم جسدي.
00: 08: 16.02 سينقذ هذا Jpx المُنتَج تلقائيًا تعبير Xist
00: 08: 20.18 على الكروموسوم X.
00: 08: 22.17 ثم أجرينا التجربة العكسية ،
00: 08: 24.27 حيث ، في خلايا الذكور الآن ،
00: 08: 27.06 نقوم بإدخال نسخ إضافية من Jpx.
00: 08: 30.04 عادة لا تنتج الخلايا الذكرية Xist على الإطلاق ،
00: 08: 32.13 لذلك لا ترى بقعة Xist كبيرة باللون الأخضر.
00: 08: 35.04 ولكن عندما نقوم بإدخال نسخ إضافية من Jpx
00: 08: 38.22 في هذه الخلايا الذكرية ،
00: 08: 40.16 بدأت في رؤية تعبير Xist يرتفع ، حسنًا؟
00: 08: 45.03 إذن ، هذا يشير إلى أن Jpx ربما في الواقع
00: 08: 48.00 مرشحًا لعامل البسط.
00: 08: 51.15 وفي هذه التجربة ، هنا ،
00: 08: 53.29 نثبت أن Jpx تعمل كرنا RNA قابل للانتشار ،
00: 08: 58.07 أحد هذه RNAs الطويلة غير المشفرة.
00: 09: 00.06 وليس فقط العنصر الجيني ، الحمض النووي ،
00: 09: 04.04 المسئول عن عملية العد هذه.
00: 09: 06.18 ونحن نعلم ذلك بسبب
00: 09: 09.26 عندما نقدم هذه الأشياء تسمى shRNAs.
00: 09: 12.11 هذه تقنية تسمح لنا بتفكيك الحمض النووي الريبي
00: 09: 15.17 عندما نقدم shRNA في الخلايا ،
00: 09: 18.07 دون لمس الجين الأساسي.
00: 09: 22.00 حسنًا ، لذلك عندما نقدم عوامل تدهور الحمض النووي الريبي ،
00: 09: 25.15 نرى أنه لم يعد بالإمكان تنظيم Xist ،
00: 09: 29.25 كما في الخلية الأنثوية من النوع wildtype ،
00: 09: 32.06 أو الزنزانة الأنثوية البكر.
00: 09: 34.15 إذن ، هذه التجربة تخبرنا بذلك
00: 09: 38.02 Jpx عنصر قابل للانتشار ، يعمل كرنا RNA غير مشفر.
00: 09: 43.05 حسنًا.
00: 09: 44.24 إذن ، الفكرة هي أن
00: 09: 47.09 Jpx هو أحد هذه العوامل الخضراء
00: 09: 49.26 الذي ينتجه كروموسوم X ،
00: 09: 51.25 وأنه يقوم بمعايرة عامل الحجب الجسدي.
00: 09: 56.09 ثم عوامل Jpx غير المُعايرة
00: 09: 59.22 سيكون هو الشخص الذي يجلس على X غير النشط المتبقي
00: 10: 04.19 للحث على إطلاق مركز التعطيل هذا.
00: 10: 07.21 حسنًا.
00: 10: 09.00 إذن ، نوجه انتباهنا إلى ،
00: 10: 10.29 ما هي العوامل الوردية؟
00: 10: 12.15 ما هي هذه العوامل الصبغية
00: 10: 14.15 التي يتم التعبير عنها لمعايرة Jpx؟
00: 10: 18.19 الآن ، هنا ، بدأنا في الشك
00: 10: 21.03 بروتين يسمى CTCF.
00: 10: 23.19 الآن ، CTCF هو بروتين مشهور جدًا
00: 10: 26.01 لأنها تقوم بالعديد من الأشياء المختلفة.
00: 10: 28.02 لقد ثبت أنه عامل معماري هام للكروموسوم.
00: 10: 32.15 تم التعرف عليه لأول مرة بواسطة فيكتور لوبانينكوف
00: 10: 34.23 كعامل نسخ إصبع 11 زنك
00: 10: 38.01 يمكن أن يأخذ عنصرين وراثيين بعيدين
00: 10: 41.26 واجمعهم معًا لتشكيل حلقة ،
00: 10: 44.08 كما هو موضح هنا ،
00: 10: 45.23 ويمكنه تنظيم تفاعلات المُحسِّن والمُحفز.
00: 10: 50.03 ومؤخراً ، تم عرض CTCF
00: 10: 53.20 يقيمون عند حدود هذه الهياكل الطوبولوجية الكروموسومية
00: 10: 56.17 تسمى TADs ،
00: 10: 58.00 وسأقول المزيد عن ذلك في المحاضرة رقم 3.
00: 11: 00.22 حسنًا.
00: 11: 03.07 لكن الأهم من ذلك أننا عرفنا ذلك لبعض الوقت
00: 11: 05.25 CTCF تحتل مواقع منفصلة
00: 11: 08.29 في مركز تعطيل X
00: 11: 11.11 ويلعب دورًا مهمًا في عدد من العمليات المختلفة.
00: 11: 15.16 لذلك ، على سبيل المثال ، هنا
00: 11: 18.29 يرتبط CTCF بمروج Xist في عدد من المواضع
00: 11: 21.23 التي تظهر هنا باللون الأحمر.
00: 11: 23.25 ونعلم ذلك في هذه المواقع
00: 11: 26.07 يعمل CTCF كمثبط للجين Xist.
00: 11: 31.01 وبعد ذلك ، عندما تمر الخلايا بتعطيل X ،
00: 11: 33.12 مواقع الربط هذه هنا
00: 11: 35.16 - موضح مرة أخرى باللون الأحمر -
00: 11: 37.14 إلى حد كبير تظل كما هي.
00: 11: 39.20 يظلون ملزمين.
00: 11: 41.17 باستثناء واحد. في مكان واحد ،
00: 11: 43.23 ما يسمى بموقع P2.
00: 11: 45.29 الآن ، في هذا الموضع ،
00: 11: 48.17 ينخفض ​​ارتباط CTCF فعليًا أثناء تعطيل X.
00: 11: 53.25 لذلك ، كان هذا مثيرًا للاهتمام حقًا.
00: 11: 55.17 وأردنا أن نعرف ،
00: 11: 57.07 نظرًا لوجود كروموسومين X ،
00: 11: 58.24 الذي تمت إزالة كروموسوم X منه.
00: 12: 01.22 لذلك ، لذلك ، كان علينا أن نؤدي
00: 12: 04.02 تحليل خاص بالأليل.
00: 12: 05.29 تعرف. لذلك ، هذا تحليل يسمح لنا بذلك
00: 12: 08.10 أخبر الفرق بين المستقبل النشط
00: 12: 10.11 والكروموسومات المستقبلية غير النشطة.
00: 12: 12.17 والطويل والمختصر من هذا هو أنه من المستقبل غير نشط.
00: 12: 17.19 الكروموسوم الذي سيتعطل.
00: 12: 19.22 حيث تفقد CTCF ارتباطها.
00: 12: 24.08 حسنًا. لذلك ، أثناء تعطيل X ،
00: 12: 28.08 يتم الاحتفاظ بـ CTCF عند P2 فقط على كروموسوم X النشط.
00: 12: 31.26 ونعلم أن دورها هو
00:12:34.24 block the expression of this critical silencing factor called Xist.
00:12:39.14 So, what I've told you, then,
00:12:41.13 is that CTCF is an autosomal factor.
00:12:45.14 It represses Xist expression.
00:12:48.00 And at the same time,
00:12:49.25 I've told you that this non-coding RNA that's X-linked
00:12:54.12 induces Xist expression.
00:12:56.26 And so, with one being autosomal,
00:12:58.25 the other one being X-linked,
00:13:00.16 and doing opposite things,
00:13:02.19 we wondered whether these two factors
00:13:05.13 could be functionally interacting with each other,
00:13:07.16 and be part of that titration mechanism
00:13:10.04 that I referred to earlier,
00:13:12.07 part of the X inactiv. the X-to-autosome ratio.
00:13:16.03 So, indeed, we learned that CTCF is an RNA-binding protein.
00:13:22.01 That was not previously known to bind RNA.
00:13:24.25 But in this context,
00:13:26.25 it is a very good RNA-binding protein.
00:13:28.20 In fact, it prefers to bind RNA over DNA.
00:13:31.22 So, you can see from the same sort of gel shift analysis, here.
00:13:35.03 except that this time we're using Jpx RNA,
00:13:38.15 and you see that very robust shift,
00:13:40.10 indicating a high-affinity binding
00:13:43.04 between the RNA and CTCF protein.
00:13:45.20 And so, in fact, we can biochemically
00:13:48.26 measure the affinity of this complex
00:13:51.05 by measuring the dissociation constant.
00:13:54.16 And that Kd is less than one nanomolar.
00:13:57.14 So, CTCF is a very good RNA binding protein,
00:14:00.20 much better than binding to.
00:14:03.15 its binding to DNA,
00:14:05.26 where the dissociation constant is more than 20 nanomolar.
00:14:12.23 Okay.
00:14:14.21 So, then we have this idea that
00:14:17.13 CTCF may be getting competed away from the promoter
00:14:20.10 by this non-coding RNA, Jpx,
00:14:24.01 and that may underlie this titration mechanism.
00:14:27.06 And so to test that,
00:14:29.10 we mixed together purified components of P2 DNA,
00:14:34.00 CTCF bound to the P2 DNA,
00:14:37.12 and increasing concentrations of this Jpx RNA.
00:14:41.08 And what we see here in this gel shift analysis
00:14:44.28 is that CTCF gets pulled away from the DNA
00:14:49.10 by Jpx RNA.
00:14:52.09 Okay.
00:14:53.22 So, we can do the same sort of competition experiment
00:14:56.17 inside of cells.
00:14:58.12 Now, what I've shown you so far
00:15:00.23 occurred within a test tube, right?,
00:15:02.17 but we can do this sort of thing inside a cell as well.
00:15:05.23 So, here, we're overexpressing CTCF
00:15:09.10 -- that's the repressor of Xist --
00:15:11.03 and you can see that when we do that
00:15:13.20 the cells no longer upregulate this green cloud of Xist.
00:15:17.08 So, here's wildtype, as you can see.
00:15:19.20 But in the overexpression system,
00:15:22.12 we no longer see Xist clouds.
00:15:26.00 However, we can overcome these extra quantities,
00:15:31.08 if you will,
00:15:33.14 of CTCF by giving the cells extra Jpx RNA.
00:15:37.23 And so that's what we've done here.
00:15:39.05 And you see that these green spots come back.
00:15:42.07 Okay.
00:15:44.01 So, that supports this idea that
00:15:47.22 CTCF and Jpx RNA are functionally interacting with each other
00:15:51.16 and titrating each other inside of cells.
00:15:55.22 So, what we propose, then,
00:15:58.26 is a functional antagonism between CTCF and Jpx RNA.
00:16:03.04 So, prior to X inactivation,
00:16:05.04 CTCF sits very robustly at the 5' end of Xist,
00:16:08.24 where it blocks the expression of Xist.
00:16:11.24 And then, at the onset of X inactivation,
00:16:15.09 what we have empirically measured is that Jpx RNA
00:16:19.28 increases in expression by tenfold.
00:16:22.10 And when it crosses a certain threshold,
00:16:25.05 as it will do only in female cells
00:16:27.03 -- because we have twice the number of Jpx copies as male cells --
00:16:32.07 the Jpx RNA binds to CTCF
00:16:36.03 and titrates it away from one Xist promoter.
00:16:40.21 And that act enables Xist RNA
00:16:44.14 to be upregulated on that same chromosome.
00:16:47.24 Okay.
00:16:49.06 So, that's how we're presently thinking about
00:16:52.00 this functional antagonism
00:16:54.08 and about the X-to-autosome ratio.
00:16:57.04 What I'd now like to turn your attention to
00:16:59.23 is the second step of X inactivation,
00:17:02.00 which is allelic choice.
00:17:04.05 And I mentioned in the first lecture
00:17:06.18 that this is a conceptually very challenging problem,
00:17:09.01 because, here, choice has to be random.
00:17:14.10 It has to be instantaneous,
00:17:17.17 mutually exclusive,
00:17:19.04 and completely irreversible.
00:17:21.03 Okay.
00:17:23.03 So, how do we make the right choice.
00:17:24.22 And again, we believe that there is a communication
00:17:27.19 between the two chromosomes,
00:17:29.01 such that when one chromosome is chosen as the inactive one
00:17:31.19 the other one is instantaneously the active chromosome.
00:17:36.28 So, this mutually exclusive choice
00:17:39.14 -- which is what we call it --
00:17:40.28 requires two genetic loci at the X inactivation center.
00:17:44.25 So, one is Xist's antisense repressor,
00:17:49.23 called Tsix, shown here in yellow,
00:17:52.11 and the other its enhancer,
00:17:54.21 shown here in brown, called Xite.
00:17:57.23 Okay.
00:17:59.12 So, the region that's responsible for choice
00:18:01.09 is this 15 kilobase domain
00:18:03.21 that encompasses Tsix and Xite.
00:18:06.13 And what we know
00:18:08.23 -- going back to experiments done many, many years ago --
00:18:11.08 is that prior to X inactivation,
00:18:13.22 when the two chromosomes are active,
00:18:15.25 the Tsix antisense RNA is expressed at very high levels,
00:18:20.22 and its expression prevents Xist from turning up.
00:18:26.03 Okay.
00:18:27.27 But then, at the onset of X inactivation,
00:18:30.01 what happens is that
00:18:32.27 the antisense RNA disappears from one X chromosome.
00:18:36.07 And when it disappears,
00:18:38.05 Xist RNA is upregulated from that chromosome,
00:18:41.18 leading to the formation of the inactive X.
00:18:44.23 While on the other X chromosome,
00:18:47.07 the action of the Xite enhancer, right?,
00:18:52.29 allows Tsix to persist on that chromosome,
00:18:58.04 so that the Xist gene continues to be repressed
00:19:01.12 on that chromosome.
00:19:03.13 And that chromosome stays active.
00:19:05.18 So, the action of Tsix is essential for this mutually.
00:19:09.22 for this allelic choice, with its persistence on the active.
00:19:15.09 its persistence determining the active X chromosome,
00:19:19.24 and its loss determining the inactive chromosome.
00:19:24.26 Now, what we also demonstrated in these early studies
00:19:27.15 is that we can genetically manipulate
00:19:30.15 the choice decision
00:19:32.02 by simply removing Tsix from one X chromosome.
00:19:35.00 And when we do that,
00:19:36.21 that chromosome is always the one
00:19:39.07 that becomes inactivated.
00:19:41.01 So, we can influence and manipulate which X chromosome
00:19:43.11 will become the inactive one.
00:19:46.04 Okay.
00:19:47.28 So, then, what I told you is that
00:19:50.29 normally cells can choose
00:19:53.20 either one or the other X chromosome for inactivation.
00:19:56.21 But very strangely,
00:19:59.01 when we delete both copies of Tsix
00:20:01.27 -- not just one, but both copies of Tsix --
00:20:04.14 we see these additional cell types,
00:20:07.08 where both X chromosomes are inactivated
00:20:10.13 or neither X chromosome is inactivated.
00:20:14.16 Right?
00:20:16.18 So, it appeared to us here that the cells
00:20:20.29 are undergoing some kind of a chaotic choice.
00:20:23.07 Or maybe there's no choosing at all.
00:20:24.26 You see all combinations as a result of losing this antisense repressor.
00:20:29.20 So, this is a loss of mutually exclusive choice.
00:20:32.24 And from that, we postulate that
00:20:35.26 maybe there has been a loss of communication
00:20:38.26 between the two X chromosomes,
00:20:40.20 such that now cells.
00:20:42.21 you know, really, the left brain doesn't know what the right brain is doing,
00:20:45.14 going back to the analogy I drew in the first lecture.
00:20:49.19 So, these experiments also tell us that
00:20:52.23 the Tsix repressor is very important for that communication
00:20:56.08 between the two chromosomes.
00:20:58.19 Now, around the same time,
00:21:00.05 we and the Heard lab made an interesting observation,
00:21:03.27 which is that prior to X inactivation
00:21:08.24 the X. two X chromosomes behave like they're not even aware of each other.
00:21:12.00 But at the onset of X inactivation,
00:21:13.28 one of the very first things that we see is that the chromosomes come together,
00:21:16.12 and they briefly touch,
00:21:18.07 just at the X inactivation center.
00:21:20.05 And it's very brief.
00:21:22.03 It happens probably in under 15 minutes,
00:21:24.03 but let's say under 30 minutes.
00:21:25.23 And then when they come apart again,
00:21:27.20 one X chromosome is the active one
00:21:29.16 the other one is expressing Xist,
00:21:31.06 so it's become the inactive one.
00:21:32.27 It's almost as though the cells have flipped on a bistable switch
00:21:35.26 as a result of pairing.
00:21:37.13 And you can see this pairing event, here,
00:21:39.21 by DNA fluorescence in situ hybridization,
00:21:42.10 where you see two dots of the Xic
00:21:45.11 coming close together in a certain timeframe
00:21:48.01 during X inactivation.
00:21:49.17 And so, because of this observation,
00:21:51.14 we propose that the XX pairing process
00:21:55.06 may serve as a bridge by which the two chromosomes
00:21:57.28 can communicate with each other
00:22:00.19 prior to the choice decision.
00:22:03.09 Okay.
00:22:05.05 So, in support of that idea, here.
00:22:08.14 which we've shown.
00:22:10.27 that the center responsible for pairing
00:22:14.04 is the same region that's responsible for allelic choice.
00:22:18.21 It's the same white bar that you show.
00:22:20.22 that you saw a few slides earlier.
00:22:23.15 So, this is a 15 kilobase region.
00:22:25.11 And intriguingly,
00:22:27.25 if we were to take this white line
00:22:30.03 -- take this genetic region --
00:22:32.13 and insert that into an autosome, far away,
00:22:35.23 that autosome is now induced
00:22:39.04 to pair with the X chromosome.
00:22:40.19 So, this region, this very, very small region,
00:22:43.10 is both necessary and sufficient
00:22:45.28 to direct pairing.
00:22:48.08 Alright.
00:22:49.24 So, here are some real-life experiments.
00:22:51.21 When we delete both copies of Tsix,
00:22:54.11 the chromosomes no longer pair.
00:22:57.02 And as I mentioned,
00:22:59.09 there's a loss of mutually exclusive choice.
00:23:01.27 On the other hand,
00:23:04.11 if we insert extra copies of the pairing region into an autosome,
00:23:07.26 which is shown here in blue,
00:23:09.28 that autosome does something very strange,
00:23:12.19 which is that it attracts one of the X chromosomes.
00:23:16.11 one of the X chromosomes to come and pair with it,
00:23:19.01 and in doing so it prevents the two X chromosomes
00:23:23.15 from interacting with each other,
00:23:25.16 and X inactivation is arrested.
00:23:28.29 And so what these experiments tell us
00:23:31.17 is that XX pairing is very important
00:23:33.21 to somehow properly initiate X chromosome choice.
00:23:38.24 So, we propose that pairing is a mechanism
00:23:41.20 by which the two X chromosomes
00:23:44.09 can break their epigenetic symmetry.
00:23:47.26 So, prior to the onset of X inactivation,
00:23:50.26 Tsix is expressed from both X chromosomes.
00:23:54.05 And then the process of pairing results in the loss of antisense expression
00:23:59.28 from one X chromosome,
00:24:01.19 and it is from that chromosome that Xist becomes upregulated.
00:24:05.08 And on the opposite X chromosome,
00:24:07.11 Tsix persists,
00:24:09.19 and that blocks the upregulation of Xist,
00:24:12.13 allowing this chromosome to remain
00:24:15.24 active in the female cell.
00:24:17.26 So, we propose, then, that XX pairing
00:24:21.09 is a mechanism of crosstalking
00:24:23.17 which allows the two chromosomes
00:24:25.25 to adopt mutually exclusive fates,
00:24:28.13 of active and inactive X chromosome.
00:24:31.28 So, we've also observed that CTCF,
00:24:35.29 this very versatile zinc finger transcription factor,
00:24:38.28 is essential for X chromosome pairing,
00:24:42.08 by serving as an inter-chromosomal glue.
00:24:44.23 So, in these complicated experiments,
00:24:47.06 what you can see is that
00:24:49.18 CTCF binds to Tsix and Xite RNA,
00:24:51.29 and CTCF also binds to the DNA
00:24:54.25 -- that white line, that 15 kb region I demonstrated before --
00:24:58.15 to specific regions of the pairing and choice center.
00:25:04.23 So, this binding to the RNA
00:25:07.02 is essential for CTCF
00:25:10.04 to be recruited as an inter-chromosomal glue.
00:25:12.24 So, before concluding this lecture,
00:25:16.12 I would like to demonstrate what we think
00:25:20.07 is taking place during that process of allelic choice.
00:25:25.20 So, prior to the onset of X inactivation,
00:25:28.21 this pluripotency factor, OCT4,
00:25:31.24 binds to both Tsix and Xite,
00:25:34.13 and transactivates the expression of Tsix and Tsix.
00:25:38.18 So, I didn't mention that in my lecture,
00:25:40.26 but this is the case.
00:25:42.29 And then the expression of Tsix and Xite
00:25:45.05 recruits CTCF to this pairing region.
00:25:50.15 At the onset of X inactivation,
00:25:53.13 what we see is that the two chromosomes come together
00:25:56.24 and pair exclusively through this 15 kilobase region.
00:26:01.08 And we believe that this pairing event
00:26:03.22 serves as a platform
00:26:06.19 on which the two X chromosomes can communicate with each other,
00:26:09.12 and make the determination of
00:26:12.23 who will be the active versus the inactive x chromosome.
00:26:15.18 Now, exactly what they're saying to each other
00:26:17.27 and how this is done
00:26:19.21 is something that's under very active investigation.
00:26:22.19 We do not presently know.
00:26:24.12 However, we suspect that what happens is that
00:26:27.23 when the two chromosomes come apart again,
00:26:30.16 these transcription factors
00:26:33.08 -- like CTCF, and very likely many other factors --
00:26:35.11 will repartition onto one X chromosome.
00:26:38.26 And so CTCF is serving as a transcriptional repressor.
00:26:42.29 Its binding to this chromosome
00:26:46.06 will downregulate expression of Tsix as well as Xite.
00:26:51.04 And their downregulation is what allows
00:26:53.23 Xist to be upregulated from that chromosome.
00:26:57.08 And that chromosome becomes the inactive X.
00:27:00.06 But on the other hand,
00:27:01.29 on the future active chromosome,
00:27:03.15 Tsix and Xite persist,
00:27:05.13 and their persistence
00:27:08.28 prevents Xist from becoming upregulated,
00:27:10.15 and that chromosome remains an active chromosome.
00:27:15.28 Alright.
00:27:17.20 So, before concluding Lecture 2, then,
00:27:20.05 I just want to mention one last thing,
00:27:22.20 which is that the ends of the sex chromosomes
00:27:27.00 -- the telomeres --
00:27:29.11 play a very important role during XX pairing.
00:27:33.07 Now, XX pairing is not taking place
00:27:35.27 in a random place in the nucleus.
00:27:38.00 Instead, it's taking place within what we call a tetrad, okay?
00:27:42.16 So, what we've now shown is that
00:27:45.04 the ends of both sex chromosomes
00:27:46.29 -- the X and Y --
00:27:49.26 produce a non-coding RNA called PAR-TERRA.
00:27:53.12 And PAR-TERRA agglomerates.
00:27:58.03 this RNA brings the two telomeres together.
00:28:00.01 both X chromosomes,
00:28:01.15 and even the X and Y chromosomes.
00:28:02.26 It brings the two sex chromosomes together
00:28:05.02 at the nuclear envelope.
00:28:06.14 And then that RNA serves as a tether,
00:28:08.12 and reels in the X inactivation center
00:28:11.28 so that pairing takes place within this tetrad
00:28:15.19 of two telomeres and two inactivation centers.
00:28:20.13 And you can see real-life examples, here,
00:28:22.24 by DNA FISH,
00:28:24.20 where a pair of the telomeres, shown in red,
00:28:29.07 and a pair of inactivation centers, shown in green,
00:28:32.07 have agglomerated at the nuclear envelope
00:28:35.03 to enable XX pairing.
00:28:37.17 So, why would they even bother to do this?
00:28:39.17 Well, because the nucleus is a vast space.
00:28:43.04 And it would take time for the two inactivation centers.
00:28:45.24 a lot of time for the two inactivation centers to come together.
00:28:49.05 And so this tethering mechanism
00:28:52.23 facilitates this homology searching process
00:28:56.11 through this process that we called a constrained diffusion
00:28:58.19 in 3-dimensional space.
00:29:01.04 So, that then concludes the second lecture.
00:29:05.21 And we will talk about
00:29:08.20 the initiation and spreading of X inactivation in Lecture 3.


Application Process

The REU application deadline is: January 31st, 2017.

There are five items required to complete an REU application:

  1. REU Student Application Form
  2. A Letter of Recommendation from an On-Campus Mentor
  3. A Letter of Recommendation from a Faculty Member
  4. Official Transcript(s)
  5. Letter certifying your membership to a LSAMP program at your home institution

1. REU Student Application Form (Word document 135 kb) (includes Statement of Purpose)

Click on the application link above and open the MS Word application file. Upon opening the document, please click in the blank areas of each field and insert the appropriate application information. For REU project preferences, please select mentors/projects from the list available under “Downloads” on the right sidebar of this website. OTS has two REU program research sites: La Selva and Las Cruces. Please make sure you select your preference (OTS will take this information into consideration when defining the REU groups).

After you complete the first two pages of the general application, you will need to write the ‘Statement of Purpose’, which is on the third page.

Please save your application using the following format:

REUappl(YOUR LASTNAME, YOUR FIRST INITIALS).doc

For example, if your name is Jane Elizabeth Smith, you should label your application:

After the application has been completed and saved, please send it as an attachment to:

2. Two Letters of Recommendation

Science Faculty Member ( Word document 97 kb) – Two letters of recommendation are required from two science faculty members who knows you well, are from your major department, and with whom you have taken at least one class within the past two years. You must download this form and send it to each professor who is writing your recommendation. Instructions of how he/she is to submit the form are included within the document.

3. Official Transcript(s)

Official transcripts from all universities attended must be sent to OTS for review. Please send them via US Regular Postal Mail to:

OTS REU – Undergraduate Program

Organization for Tropical Studies

These forms will be automatically forwarded to the OTS Costa Rican Office (CRO) in San Jose, Costa Rica and should arrive within 5-7 days.

*** Should you have any questions about the program or how to apply, please contact Kattia Mendez, Undergraduate Program Assistant at the OTS Costa Rican Office, at: [email protected] .

شارك هذا:

Like this:


Biology major update: New offices, new structure, expanded advising team

The UW-Madison biology major is operating under a new administrative structure, in a new location, with additional staff and a new website. Biology is the most popular major on campus, with 1,372 students enrolled this fall—798 in CALS, 574 in L&S and other schools and colleges—and 62 faculty mentors in 30 departments across campus (details below).

The program is now being managed jointly by CALS (through the Department of Bacteriology) and L&S (through the Department of Zoology). There’s also a newly appointed program committee, co-chaired by Professors Donna Fernandez (Botany) and Heidi Goodrich-Blair (Bacteriology).

Most important, there is a an expanded biology major advising team:

  • Mary Smith, senior student services coordinator, has been an administrator and advisor for the biology major since 2003.
  • Brian Asen, student services coordinatorfor the biology major since 2011. After earning a degree in Education, Brian came to UW-Madison in 2003 to work as a Graduate Coordinator in the Department of Computer Sciences. In 2006 he became a program coordinator in the Institute for Biology Education, where he coordinated research programs for both undergraduate and pre-college students (the Integrated Biological Sciences Summer Research Program, PEOPLE and the Summer Science Institute). Since joining the biology major two years ago, Brian has enjoyed advising many biology students as they navigate their way through their undergraduate careers.
  • Todd Courtenay, سtudent services coordinator, comes to CALS from the College of Engineering where he was an advisor in the EGR office. Prior to professionally advising students, he worked with undergraduates as a lecturer and teaching assistant while a graduate student at UW-Madison. With an academic background in history of science, international studies and geography, Todd is excited to continue working with STEM students and helping them navigate the breadth of opportunities at UW-Madison. He is looking forward to the continued development of the Biology major, and is especially passionate about international opportunities for STEM students and facilitating undergraduate research opportunities. Originally from Madison, Todd earned a BA in International Studies at the University of Oregon and a PhD in Geography at UW-Madison.
  • Darby Sugar, سtudent services coordinator, comes to the Biology Major Advising team after working within the science realm since 2003 at Kraft Oscar Mayer, UW-Madison, Lucigen and Madison College. Darby received her BS from the University of Arizona and her MS in Bacteriology from UW-Madison. She is excited to return to UW and to the same building where conducted her graduate research. She is looking forward to working with her advisees and helping each individual student find their unique path.
  • Kelley S. Harris-Johnson, Biology Program Manager, joins the Biology Advising team after working in the Department of Biochemistry as an Assistant Faculty Associate where she taught and developed undergraduate courses and led student services initiatives. She is eager to continue advising and mentoring students and to provide administrative and managerial oversight for the biology major. She will work closely with the faculty co-directors and the Program Committee to establish and execute the vision for the Biology Program. Kelley earned a BS in Biology from Xavier University of Louisiana and a PhD in Genetics from the UW-Madison.

Biology students are also guided by faculty mentors across campus:


Inventors of Tomorrow

Today’s themes were Wind, Balloons, and Flight. These could be combined in one session, or split into two or three classes.

Question of the Day: What can the wind blow around?

Sorting activity – Can the Wind Move It? On a big table, or on the floor, put out ways to create a breeze, such as bellows, paper fans, balloon pumps, hair dryers and straws to blow through. Then put an assortment of objects out. Have children try blowing the objects around the table. For young kids (age 3 – 4), put out two bowls to sort into, labeled “Blows in the Wind” and “the Wind Can’t Move It”. Put out heavy objects the wind obviously can’t move, and light ones that it can. For older children, put out three bowls “Easy to Move with Wind”, “Hard to Move with Wind” and “Didn’t Move” and a wide variety of objects. They’ll discover that, in general, lightest weight things are easiest to move, heavier things are harder, and heavy things don’t move. But, the strength of the wind matters, and the shape of the object matters. (مصدر)

Playing with Fans: Set up a fan and put scarves or streamers or balloons or other lightweight objects out so the children can hold them up, see them blow in the wind, then let go and watch them flutter away. Optional: put out objects that are too heavy for the air from the fan to lift so they can discover that.

We also have some specialized equipment that we used in this class:

  • the scarf cannon (click on that link to learn how to build your own). We aimed the tube straight up at the ceiling so the scarves shot straight up and out, or you could float a lightweight plastic ball on the current of air.

  • ال wind tube (see video below. Tutorial for how to build one is here). There’s endless fun in testing out various items in the tube: we tested paper cups – didn’t float on the air current, but would roll around in circles on the surface of the fan snow cone cups will float – if you turn them upside down scarves shoot out the top, then flutter to the ground, making them fun to catch we have a little plastic Frisbee that never escapes – it just bangs around inside the tube. My favorite is food trays (what we call “snack boats”). Not only do they float on their own – but even better, you can put toys inside of them that are too heavy to float, but the boat catches the air so well that it can carry those toys up.
      • We also had kids build paper “wind tube flyers” using designs we found at the Orlando Science Museum.

        – we found this at a garage sale. It works sort of like a mini wind tube, but it’s a REALLY weak fan, so it barely floats out the fabric butterflies

      Craft – Sailboats. We made sailboats using corks from wine bottles, rubber bands, popsicle sticks and stiff plastic sails. Read about my design process and see the “how to” tutorial here.

      Water table: We filled a water table, then gave each kid a straw (labelled with their name) so they could use the straw to blow their sailboat around the water.

      Building Project: We also put out the Duplo pinwheel kit, which encourages children to try following directions to build a pre-designed project, and a few toy pinwheels for children to explore.

      Group art project: The blustery day collage. Teacher Cym painted a large picture of a tree with some swirls and spirals to indicate the wind blowing across it. The kids glued on dried leaves, feathers, other things that would swirl in the wind. [option: you could ask the children things like – “should we glue a brick on the picture? Or rocks? لا؟ Why not?” and explore the idea of what blows in the wind and what does not.]

      Easy crafts: Teach how to accordion fold a fan out of paper. Cut a spiral of paper so it becomes a wind spinner. (we tested these in the wind tube too…)( http://www2.scholastic.com/content/images/articles/m/msb_stormprint.gif

      Books to read: We read and Face the Wind by Cobb, which is one of the best non-fictions for this 3 – 7 year old age group that I have read! Just a really nice combination of readable text, nice illustrations, clear concepts, examples that are familiar to kids, and ideas for experiments kids can do. (I did skip a few of these ideas when reading out loud, both for sake of time, and because it can be hard for kids to resist wanting to try every experiment they head a book describe, and we weren’t going to be doing all of them. (After reading it, I looked up all the other books by Cobb, and added many to our curriculum. Vicki Cobb has a video here where she talks through why she wrote this book the way she did, and offers teachers/parents more information which can help enhance their read-aloud of the book.)

      Other options: Wind by Bauer is a simple non-fiction book about wind. Feel the Wind by Dorros also looks like a good option. Mouse’s First Spring , or one of the many story books out there about things getting swept away in the wind. Other ones I’d like to check out include Like a Windy Day و ال Fantastic Flying Books . Some others I’ve heard recommendations for are: Aesop’s Fable about the Sun and the Wind, One Windy Wednesday, Someone Bigger (about a kite), Frog and Toad – the Kite, Who Took the Farmer’s Hat, Gilberto and the Wind, Millicent and the Wind.

      Balloons : The only balloon activity we did in this class session was that we got helium balloons, and we tested to see how much weight the balloons could lift. There’s lots more balloon activities in this post.

      Kites: We built simple kites with paper and bamboo skewers. This is definitely an adult-assistance project for kids. We then tried flying them outside, but didn’t have enough wind that day. (Here are directions for lots of kites… http://teacherbulletin.ehclients.com/media/resources/V09-6_KITE_making_PLANS.pdf)

      Paper Airplanes! You can put out books with ideas of how to fold them, or print designs from www.funpaperairplanes.com/, or create a template where all they need to do is fold along the lines. Or just put out paper, and let the parents re-live their childhood hobbies.

      Gliders. Cut strips of index cards or paper. Tape them to make two rings – one big and one small. For example, a 4 inch strip and a 6 inch strip. Tape one to one end of a straw, and the other to the other end. Hold it up and throw it like a paper airplane.

      Straw Rockets : Take a piece of paper, and fold it around the top third of a straw. Fold over the top and tape it closed. It wants to fit well, but not too tightly. Then you blow into the straw and the rocket shoots through the air. Simple Play Ideas has a super simple version of this. Buggy and Buddy has a template for a fancier art project version. JPL NASA has the most science-y version, for older kids with good dexterity.


      "Understanding arrhythmogenic cardiomyopathy using human induced pluripotent stem cells"

      Jared Churko, PhD, is an assistant professor at the University of Arizona within the Department of Cellular and Molecular Medicine. He received his PhD in anatomy and cell biology from Western University and trained as a postdoctoral fellow at Stanford University within the Cardiovascular Institute. His lab seeks to understand the mechanisms leading to heart disease by combining single cell transcriptomics, systems biology, stem cell biology, genetic engineering, and bioinformatics. Specifically, his lab utilizes human induced pluripotent stem cells (hiPSC) to generate cardiac cell types and develops tools for precision and regenerative medicine. He is appointed as the director of the University of Arizona iPSC Core.

      During his talk, he will discuss the current state in using hiPSCs for heart disease modelling. Specifically, his talk will describe his recent progress in generating hiPSCs from patients with arrhythmogenic cardiomyopathy, performing a transcriptomic analysis of cardiomyocytes derived from patient specific iPSCs to identify disease specific mechanisms, and performing organoid and functional assays to model arrhythmogenic cardiomyopathy in a dish.


      NOTE: We are excited to announce that Genspace is open! It’s been a long, tough year, and we are profoundly grateful for our community’s support during the pandemic. For now, we’ll be open for members only with a few special events and outdoor/hybrid education programs, so stay tuned for details. And if you’re interested in joining the lab, please fill out the Membership Application!

      Genspace is the world’s first community biology lab — a place where people of all backgrounds can learn, create, and grow with the life sciences.

      Since 2009, we have served the greater New York area by providing hands-on STEAM education programs for youth and adults, cultural and outreach events for the public, and a membership program to support New York’s community of creatives, researchers, and entrepreneurs. Our programs demystify scientific processes, provide a platform for innovation, and cultivate the next generation of life sciences leaders in emerging global technologies, such as biotechnology, neuroscience, epidemiology, genomics, and many more.


      شاهد الفيديو: 11تابع خلاصة شرح الاحياء (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Fabien

    الجواب الممتاز ، أهنئ

  2. Karr

    إنها معلومات رائعة وجيدة للغاية

  3. Bevis

    هذا الموضوع ببساطة لا يضاهى :) ، أنا معجب به حقًا.

  4. Malarg

    ما الكلمات ... رائعة ، عبارة رائعة



اكتب رسالة