• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Międzynarodowa grupa naukowców, w tym Polacy, wyjaśnia tajemnice powstawania nowotworów

    24.11.2010. 00:19
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Białko komórkowe o nazwie PML jest niezbędne do prawidłowego zajścia procesu programowanej śmierci komórki i może stanowić cel nowej terapii antynowotworowej - przypuszczają naukowcy, m.in. z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. Marcelego Nenckiego PAN. Praca, której Polacy są współautorami, została właśnie opublikowana w jednym z najbardziej prestiżowych pism branżowych na świecie - "Science". Artykuł ten został zaliczony przez redakcję pisma do kategorii Science Express, czyli najlepszych prac opublikowanych w tym periodyku.

    Praca pt. "PML regulatews apoptosis at endoplasmic reticulum by modulating calcium release" jest wynikiem współpracy naukowców z Polski, Włoch (Uniwersytet w Ferrarze) i Stanów Zjednoczonych (Uniwersytet Harvarda). Jego autorami ze strony polskiej są pracownicy Instytutu Biologii Doświadczalnej PAN: prof. Jerzy Duszyński, dr. hab. Mariusz Więckowski i doktorantka mgr Magda Lebiedzińska.

    Wraz z kolegami z zagranicy wykazali oni, że zaburzenie komunikacji pomiędzy strukturami wewnątrz komórki może prowadzić do powstawania zmian nowotworowych. Prawdziwie nowatorskim odkryciem było zaś wykazanie, że jednym z ważnych elementów tej komunikacji jest białko PML (promyelocytic leukaemia protein), będące supresorem białaczki promielocytowej - złośliwego nowotworu krwi i szpiku kostnego.

    BIAŁKO, KTÓRE CHRONI

    Już od lat wiadomo, że uszkodzenie genetyczne białka PML leży u podstaw wielu chorób nowotworowych. W organizmach pacjentów chorych na białaczkę promielocytową, ale też dotkniętych kilkoma innymi rodzajami guzów, obecna jest jego wadliwa wersja. Z czym się to wiąże?

    Jak wyjaśnia prof. Duszyński, materiał genetyczny komórki jest podatny na uszkodzenia, będące wynikiem działania różnych czynników środowiskowych, np. szkodliwych związków chemicznych lub promieniowania jonizującego. Prawidłowe białko PML, znajdujące się w jądrze komórki, potrafi rozpoznać takie uszkodzenia i doprowadzić do ich eliminacji. "Sytuacja, w której dojdzie do powstania jego nieprawidłowej postaci, może więc prowadzić do nagromadzania uszkodzeń DNA w komórkach, a w konsekwencji do rozwoju zmian nowotworowych" - mówi profesor.

    Od chwili odkrycia w roku 2002, białko PML jest obiektem niezwykle intensywnych badań. W literaturze naukowej można odnaleźć kilkaset poświęconych mu publikacji, które dowodzą m.in., iż występuje ono nie tylko w jądrze komórki, ale też innych jej przedziałach. O roli jaką odgrywa takie pozajądrowe PML do tej pory niewiele jednak wiedziano. Opublikowana w najnowszym numerze "Science" praca, wykonana we współpracy Polaków z badaczami z Uniwersytetu Harvarda i Uniwersytetu w Ferrarze, wyjaśnia tę kwestię.

    ZAPROGRAMOWANA ŚMIERĆ WROGICH KOMÓREK

    W badaniach, które opisuje artykuł, wykorzystano najnowsze techniki biologii molekularnej i najnowszej generacji sprzęt laboratoryjny. Dzięki nim udało się wykazać, że PML jest ważnym uczestnikiem procesu programowanej śmierci komórki (apoptozy) oraz wyjaśniono mechanizm jego działania w tym procesie.

    Prof. Duszyński tłumaczy, że apoptoza jest zjawiskiem, w którym co minutę miliony komórek naszego organizmu ulegają samozniszczeniu. Np. wiele "zużytych" komórek krwi jest ciągle zastępowanych nowymi komórkami. "Gdyby te +zużyte+ komórki rozpadały się w sposób niekontrolowany, mielibyśmy do czynienia z permanentnym i ostrym stanem zapalnym organizmu - podkreśla naukowiec. - W procesie apoptozy komórka rozpada się zaś na drobne pęcherzyki, które są pochłaniane przez inne, wyspecjalizowane komórki. Do stanu zapalnego nie dochodzi, a co więcej - wiele składników zużytych komórek jest +recyklingowanych+ w organizmie".

    Apoptotycznie umierają również komórki ciała, w których doszło do uszkodzenia materiału genetycznego lub które zostały zainfekowane przez wirusy. Jednak istnieją komórki, które bardzo opornie wchodzą w ten proces, potrafią się mu "wymykać". To komórki nowotworowe, a organizmowi trudno je wyeliminować.

    Naukowcy uważają, że to właśnie zaburzenie apoptozy jest jedną z przyczyn powstawania i rozwoju nowotworu. "Gdyby udało się nam pokonać ten opór komórek nowotworowych do wchodzenia na drogę apoptozy, moglibyśmy znacznie ograniczyć rozwój choroby nowotworowej" - zaznacza prof. Duszyński.

    SYGNAŁ DO DZIAŁANIA

    W opublikowanej w "Science" pracy polsko-włosko-amerykański zespół wykazał, że białko PML poza jądrem występuje w komórce także w miejscu stykania się mitochondriów z siateczką śródplazmatyczną, czyli tam, gdzie zachodzi przekazywanie sygnału za pomocą jonów wapnia. Naukowcy dowiedli, że aby wygenerować ten sygnał, potrzebna jest prawidłowa forma PML (zidentyfikowali także inne białka uczestniczące w tej komunikacji). Tylko ona może bowiem aktywować sygnał wapniowy, który "pchnie" mitochondria do zainicjowania w komórce proces apoptozy.

    Autorzy artykułu dokładnie i kompletnie opisali mechanizm, za pomocą którego białko PML warunkuje prawidłowe zajście procesu apoptozy. Pokazali, dlaczego komórki z niepoprawną wersją PML nie tylko nagromadzają uszkodzenia materiału genetycznego, ale również trudno wchodzą na drogę programowanej śmierci.

    "Wyniki omawianej pracy pozwalają przypuszczać, że białko PML może stanowić cel nowej terapii antynowotworowej" - podsumowuje naukowiec z PAN.

    ***

    Prof. dr hab. Jerzy Duszyński jest specjalistą z dziedziny bioenergetyki komórki. Jest autorem i współautorem wielu fundamentalnych prac w literaturze światowej oraz członkiem korespondentem PAN. Przez wiele lat pełnił funkcję dyrektora Instytutu Nenckiego, a obecnie zasiada w jego Radzie Naukowej i kieruje tamtejszą Pracownią Bioenergetyki i Błon Biologicznych. W latach 2008-2009 był podsekretarzem stanu w MNiSW.

    Dr hab. Mariusz Więckowski jest absolwentem Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego. W 1999 obronił pracę doktorską, a w 2008 otrzymał stopień doktora habilitowanego. W latach 2002-2004 odbywał staż naukowy na Uniwersytecie w Ferrarze. Jest współautorem wielu prac w renomowanych czasopismach naukowych, w tym dwóch prac w "Science", trzech w "Journal of Cell Biolog", a także "Molecular Cell", "Molecular Biology of the Cell", "Nature Protocols" i "American Journal of Pathology". W obszarze jego zainteresowań znajdują się głównie mechanizmy procesu starzenia się organizmu oraz molekularne podłoże chorób mitochondrialnych.

    Mgr Magdalena Lebiedzińska jest absolwentką Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego, a od 2007 roku doktorantką w Laboratorium Bioenergetyki i Błon Biologicznych w Instytucie Nenckiego PAN. W swoim dorobku naukowym ma 12 prac opublikowanych w czasopismach międzynarodowych. Obecnie prowadzi badania nad regulacją odpowiedzi komórki na stres oksydacyjny występujący w procesie starzenia oraz chorobach mitochondrialnych. W roku 2010 została nagrodzona stypendium L'Oreal dla Kobiet i Nauki.

    PAP - Nauka w Polsce, Katarzyna Czechowicz

    agt/bsz


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Wiropeksja to sposób wirusów wnikania do komórki. Polega on na wykorzystaniu naturalnych mechanizmów komórki. W przypadku wirusa, kiedy przyłącza się on do komórki, ta "wyczuwając" znane jej białko wpuszcza agresora do cytoplazmy, dzięki czemu wirus może zaaplikować się w jej wnętrzu. Wirus ma białko takie samo jak komórka tylko na "wystających nitkach". To dzięki nim może wniknąć do środka komórki. Gdy owe "niteczki" zostaną na powierzchni komórki, w jej środku rozpoznawalne zaczyna być obce białko, które komórka niszczy. W ten sposób wirus "wpuszcza" do jądra komórkowego swój materiał genetyczny, który może się ulotnić z niszczonego przez komórkę kapsydu. Komórka nowotworowa – komórka której cykl komórkowy został zaburzony wskutek mutacji. Jedną z jej ważnych cech jest duża zdolność do unikania apoptozy. Komórka nowotworowa dzieli się nieustannie i bez ograniczeń. Charakteryzuje ją podwyższona aktywność telomerazy, co umożliwia ominięcie fizjologicznego limitu ilości podziałów jednej komórki. Pod tym względem przypomina komórki macierzyste, jednak nie dochodzi do specjalizacji komórki. Podział komórek nowotworowych może prowadzić do powstania guza nowotworowego. Komórki NK (ang. Natural Killer – naturalni zabójcy) – główna grupa komórek układu odpornościowego odpowiedzialna za zjawisko naturalnej cytotoksyczności. Komórki NK zostały odkryte w latach 70. XX w. u osób zdrowych, wśród których nie spodziewano się odpowiedzi przeciwnowotworowej. Okazało się, że taka odpowiedź jednak występuje i jest silniejsza niż u osób chorych. Obok komórek NK za taki efekt odpowiadają hipotetyczne komórki NC. Ze względu na swoje właściwości komórki NK są zaliczane do komórek K. Efekt cytotoksyczny jest widoczny już po 4 godz. od kontaktu z antygenem i standardowo testuje się go na linii białaczkowej K562.

    Nowotwór (łac. neoplasma, skrót npl – z greckiego neoplasia) – grupa chorób, w których komórki organizmu dzielą się w sposób niekontrolowany przez organizm, a nowo powstałe komórki nowotworowe nie różnicują się w typowe komórki tkanki. Utrata kontroli nad podziałami jest związana z mutacjami genów kodujących białka uczestniczące w cyklu komórkowym: protoonkogenów i antyonkogenów. Mutacje te powodują, że komórka wcale lub niewłaściwie reaguje na sygnały z organizmu. Powstanie nowotworu złośliwego wymaga kilku mutacji, stąd długi, ale najczęściej bezobjawowy okres rozwoju choroby. U osób z rodzinną skłonnością do nowotworów część tych mutacji jest dziedziczona. Kwaśne białko włókienkowe (GFAP z ang. Glial fibrillary acidic protein) – białko filamentów pośrednich, występujące w komórkach glejowych, m.in. w astrocytach, ale również w innych typach komórek, takich jak komórki Leydiga jądra i komórki gwiaździste wątroby. Opisane zostało w 1971 roku. Należące do typu III białek filamentów pośrednich, u ludzi kodowane jest przez gen GFAP, który znajduje się w locus 17q21. Budową przypomina białka wimentynę, desminę i peryferynę, biorące udział w budowie cytoszkieletu komórki. GFAP jest użytecznym markerem komórkowym.

    Jądro komórkowe, nukleus - otoczone błoną organellum obecne we wszystkich komórkach eukariotycznych, z wyjątkiem tych, które wtórnie je utraciły w trakcie różnicowania, np. dojrzałe erytrocyty ssaków. Zawiera większość materiału genetycznego komórki, zorganizowanego w postaci wielu pojedynczych, długich nici DNA związanych z dużą ilością białek, głównie histonowych, które razem tworzą chromosomy. Geny zlokalizowane w chromosomach stanowią genom komórki. Funkcją jądra komórkowego jest przechowywanie i powielanie informacji genetycznej oraz kontrolowanie czynności komórki, poprzez regulowanie ekspresji genów. Główne struktury, które obecne są w budowie jądra komórkowego to błona jądrowa, podwójna membrana otaczająca całe organellum i oddzielająca je od cytoplazmy oraz blaszka jądrowa, sieć delikatnych włókienek białkowych utworzonych przez laminy, stanowiących rusztowanie dla jądra i nadających mu wytrzymałość mechaniczną. Błona jądrowa jest nieprzepuszczalna dla większości cząsteczek, dlatego obecne są w niej pory jądrowe. Są to kanały przechodzące przez obie błony, umożliwiające transport jonów i innych cząstek. Transport większych cząstek, takich jak białka, jest ściśle kontrolowany i zachodzi na zasadzie transportu aktywnego, kontrolowanego przez białka transportowe. Transport jądrowy jest kluczowy dla funkcjonowania komórki, ponieważ przemieszczanie cząstek poprzez błonę jądrową wymagane jest zarówno przy zarządzaniu ekspresją genów oraz utrzymywaniu chromosomów.

    Dodano: 24.11.2010. 00:19  


    Najnowsze