• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy polscy odkryli co łączy ziemniaka z mózgiem ssaków

    05.12.2011. 07:40
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Pewne białka w komórkach ziemniaka są identyczne z białkami obecnymi w neuronach mózgu ssaków, w tym człowieka - wykazali polscy naukowcy. Ich zdaniem, w przyszłości odkrycie to może pomóc w opracowaniu leków łagodzących skutki zawału serca i udaru mózgu. Rodzi też nadzieję na stworzenie nowych kosmetyków odmładzających skórę.

    Białka, których dotyczy odkrycie, tworzą tzw. kanały jonowe. Ich rola polega na przepuszczaniu - w kontrolowany sposób - dużych ilości konkretnych jonów (np. potasu, sodu, wapnia lub chloru) przez błony otaczające komórki lub ich struktury wewnętrzne.

    Naukowcy z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego Polskiej Akademii Nauk w Warszawie we współpracy z kolegami z Instytutu Biologii Molekularnej i Biotechnologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu badali kanały, wyspecjalizowane w transporcie jonów potasu przez błony mitochondriów, tj. organelli odpowiedzialnych za produkcję energii w komórkach.

    Na podstawie pomiarów prądów, płynących przez kanały potasowe w mitochondriach ziemniaka, badacze doszli do wniosku, że pewne ich odmiany (a dokładnie kanały potasowe regulowane przez jony wapnia) są pod względem budowy i funkcji identyczne z kanałami potasowymi w mitochondriach neuronów w mózgach ssaków. Co więcej, okazało się, że reagują na te same toksyny.

    "To zadziwiająca obserwacja. Białka odpowiedzialne za transport jonów potasu wydają się być ewolucyjnie wręcz zakonserwowane w mitochondriach" - powiedziała współautorka pracy prof. Wiesława Jarmuszkiewicz z Instytutu Biologii Molekularnej i Biotechnologii w Poznaniu.

    Jak przypominają badacze, mitochondria mają długość kilku mikrometrów (jeden mikrometr to jedna tysięczna milimetra - PAP), a ich liczba w komórce może wynosić od kilkuset do kilku tysięcy. Występują tylko w komórkach posiadających jądro komórkowe (tzw. eukariotycznych); nie ma ich w komórkach bakterii czy sinic, które są pozbawione jądra.

    Mitochondria, określane mianem centrów energetycznych komórek, odpowiadają za ważne funkcje życiowe, m.in. wytwarzają adenozynotrifosforan (ATP) - związek chemiczny będący głównym nośnikiem energii chemicznej w komórkach. Jak fundamentalne znaczenie ma ten związek może świadczyć fakt, że każdego dnia człowiek przekształca ATP w masie porównywalnej z masą całego ciała, podkreślają naukowcy.

    "Problem z kanałami jonowymi w błonach mitochondrialnych polega na tym, że na zdrowy rozsądek w ogóle nie powinno ich być - skomentował współautor badań prof. Adam Szewczyk z Instytutu Nenckiego. - Współczesne modele produkcji energii w komórkach wskazują, że kanały w błonach mitochondriów obniżałyby efektywność tego procesu. Skoro jednak kanały są, ich obecność musiała dawać istotną przewagę ewolucyjną. Tak rodzi się pytanie: w którym momencie w historii życia na Ziemi ta przewaga się ujawniła".

    Wcześniej prof. Szewczyk razem ze współpracownikami wykazał też obecność kanału potasowego regulowanego przez ATP w mitochondriach ameby.

    Zdaniem naukowców, badania nad kanałami jonowymi mitochondriów mogą mieć istotne znaczenie medyczne. Kanały potasowe są bowiem obecne w mitochondriach komórek innych niż neurony - jak np. komórki mięśnia sercowego czy komórki skóry (np. keratynocyty).

    Jak wyjaśnił PAP prof. Szewczyk, aktywacja kanałów potasowych w mitochondriach zmniejsza śmiertelność komórek w różnych sytuacjach stresowych, prawdopodobnie poprzez redukcję ilości tzw. wolnych rodników (tj. reaktywnych form tlenu). Dlatego, leki, które aktywowałyby kanały potasowe mogłyby znacząco ograniczać skutki udarów mózgu i zawałów serca.

    Wprowadzenie nowego leku na rynek jest jednak procesem bardzo drogim i długotrwałym, zaznaczają naukowcy. Ich zdaniem, znacznie szybciej efekty tych badań znajdą zastosowanie w przemyśle kosmetycznym. Substancje oddziałujące na kanały mitochondrialne w komórkach mogłyby mieć działanie ochronne wobec skóry. "Substancje te muszą być dostateczne lipofilne, aby dotrzeć do wnętrza komórki i zadziałać na kanały jonowe mitochondriów" - poinformował PAP prof. Szewczyk.

    Instytut Biologii Doświadczalnej PAN planuje rozpocząć długofalową współpracę z Laboratorium Kosmetycznym Dr Irena Eris. Obie instytucje złożyły wspólny projekt w ramach Inicjatywy INNOTECH, realizowanej przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.

    "Jeśli wszystko pójdzie po naszej myśli, już za kilka lat każdy będzie mógł kupić nowy dermokosmetyk i na własnej skórze przekonać się o korzyściach płynących z badań podstawowych nad mitochondriami" - podsumował prof. Szewczyk.

    PAP - Nauka w Polsce, Joanna Morga

    jjj/ ula/bsz



    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Antagoniści kanału wapniowego (ang. calcium channel blocker, CCB) – grupa ksenobiotyków, powodujących blokadę kanałów wapniowych w komórkach organizmu. Kanały wapniowe są rodzajem receptora błonowego, mogą zatem łączyć się ze specyficznymi substancjami zwanymi antagonistami, co prowadzi do zablokowania lub zredukowania możliwości otwierania się tych kanałów. Obniżenie zdolności otwierania się kanałów wapniowych powoduje zmniejszenie napływu jonów wapnia do komórki i spadek ich wewnątrzkomórkowego stężenia. Ponieważ jony Ca pełnią ważną funkcję w mechanizmie skurczu mięśni, zablokowanie ich wnikania do komórki blokuje możliwość kurczenia się mięśni i prowadzi do ich rozluźnienia. Kanałopatie – choroby wywoływane przez zaburzoną funkcję podjednostek kanałów jonowych lub białek, które je regulują. Kanałopatie mogą być wrodzone (wynikające z mutacji genu lub genów) lub nabyte (często wynikające z autoagresji ataku na kanał jonowy). Kanał jonowy – rodzaj cylindrycznego białka błonowego, posiadającego zdolność do kontrolowanego przepuszczania jonów zgodnie z ich gradientem stężeń, przez błony biologiczne wszystkich żywych komórek. Są one obecne we wszystkich błonach każdej żywej komórki.

    Dyfuzja wspomagana, ułatwiona jest to proces przemieszczania się hydrofilowych cząsteczek przez dwuwarstwę lipidową błony komórkowej za pomocą białkowych przenośników, transporterów lub kanałów z obszaru o większym ich stężeniu do obszaru o stężeniu mniejszym. Proces ten zachodzi, gdy dana cząsteczka przenika przez błonę zgodnie z gradientem stężeń, lecz nie może ona przenikać w sposób bierny i łączy się wówczas z odpowiednim białkiem przenoszącym taką cząstkę na drugą stronę błony. Kanały natomiast są to struktury białkowe mające kilka domen transbłonowych, a w ich części wewnętrznej znajduje się hydrofilowy por, przez który mogą przechodzić dane substancje, zgodnie z ich gradientem stężeń. W taki sposób przechodzą jony. Białka integralne błon tworzą kanał, wysoce specyficzny przepuszczający jeden, określony jon, ale mogą też być kanały mniej specyficzne. W kanale znajduje się filtr selektywności, który decyduje, jakie cząstki mogą przejść przez błonę oraz układ bramkujący, który decyduje o otwarciu lub zamknięciu kanału. Bioenergoterapia – jedna z odmian medycyny niekonwencjonalnej, opierająca się na (niedowiedzionych naukowo) właściwościach energetycznych bioenergoterapeuty. Bioenergoterapia polega na odblokowywaniu kanałów energetycznych w organizmie człowieka (w medycynie chińskiej owe kanały nazwane są "meridianami"), co rzekomo umożliwia organizmowi powrót do homeostazy i samozwalczania choroby. Współczesna nauka nie potwierdza jednak istnienia wymienianych właściwości energetycznych bioenergoterapeuty, ani kanałów energetycznych (meridian).

    Komutacja kanałów (komutacja łączy, komutacja obwodów) polega na przydzieleniu wybranemu połączeniu wybranej sekwencji połączonych kanałów od terminala źródłowego do terminala docelowego. W sieciach z komutacją kanałów przesyłanie danych następuje dopiero po ustanowieniu połączenia, czyli uzyskaniu specjalnej trasy pomiędzy systemem nadawcy a systemem odbiorcy. Trasa jest sekwencją kolejno połączonych kanałów. Kanały te zostają zajęte przez cały czas, w którym trwa połączenie. Zarezerwowane kanały nie mogą być używane przez inne połączenia. Samo przesyłanie informacji odbywa się w 3 fazach: 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: 05.12.2011. 07:40  


    Najnowsze