• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy rozwiązują zagadkę rycyny za pomocą nowej technologii

    20.12.2011. 17:17
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    W toku nowych badań zespół austriackich naukowców zidentyfikował wreszcie białko, które kontroluje sposób, w jaki zabija rycyna - śmiertelna trucizna roślinna i broń biologiczna. Dzięki wykorzystaniu biologii komórek macierzystych w połączeniu z nowoczesnymi metodami przesiewowymi zespół był w stanie dotrzeć do sedna działania trucizny.

    Rycyna, jedna z najbardziej zjadliwych trucizn na bazie roślinnej na świecie, często trafia na pierwsze strony gazet ze względu na kojarzenie jej z terroryzmem. Odnotowano, że zarówno Al-Kaida, jak i siły zbrojne USA w czasie I wojny światowej, testowały potencjał rycyny jako chemicznego środka bojowego.

    Chociaż wystarczy zaledwie niewielka ilość trucizny, aby spowodować zgon w ciągu dwóch do trzech dni od momentu przedostania się do krwioobiegu i choć do tej pory nie odkryto antidotum, tę śmiercionośną truciznę można bez trudu kupić na lokalnych rynkach, gdyż pozyskiwana jest z na pozór nieszkodliwych ziaren rącznika pospolitego.

    W tym miejscu do akcji wkracza zespół austriacki z Instytutu Biotechnologii Molekularnej (IMBA) Austriackiej Akademii Nauk w Wiedniu. Naukowcy zidentyfikowali molekułę białka zwaną Gpr107, która ma zasadnicze znaczenie dla śmiercionośnego oddziaływania rycyny. Innymi słowy komórki pozbawione Gpr107 są odporne na truciznę.

    Ulrich Elling, jeden z naukowców zaangażowanych w badania, których wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Cell Stem Cell, powiedział:
    "Wyniki naszych badań sugerują, że możliwe będzie teraz opracowanie swoistego antidotum w postaci niewielkiej molekuły blokującej białko Gpr107."

    Dzięki temu, że nowa technologia umożliwia przeprowadzenie badań przesiewowych całego genomu ssaków pod kątem mutacji, naukowcy mogą teraz odkryć w ciągu kilku tygodni to, nad czym badacze głowili się przez całe dekady.

    Zazwyczaj metody przesiewowe koncentrują się na wyszukiwaniu pojedynczej mutacji poprzez badanie skutków usunięcia pojedynczego genu, co nie zawsze jest skuteczne.

    Josef Penninger wskazuje, że nowa technika może okazać się rewolucyjna w biomedycynie.

    "Udało nam się połączyć genetykę drożdży, które mają pojedynczy zestaw chromosomów, umożliwiający natychmiastową mutację genów, z biologią komórek macierzystych. Od dziesiątek lat naukowcy poszukują systemu sprawdzającego się u ssaków, który umożliwiłby jednoczesną rekonstrukcję milionów mutacji genów. Rozwiązaliśmy zagadkę, a nawet złamaliśmy paradygmat w biologii - udało nam się wytworzyć stabilne komórki macierzyste myszy o pojedynczym zestawie chromosomów i opracować nowe narzędzia do ich wykorzystania, aby szybko sprawdzić praktycznie wszystkie geny jednocześnie pod kątem konkretnej funkcji. Możliwe zastosowania tego odkrycia są nieskończone. Począwszy od podstawowych kwestii, takich jak, które geny są niezbędne dla prawidłowej pracy komórek mięśnia sercowego, po konkretne zastosowania, takie jak nasze, dotyczące toksyczności rycyny."

    Wkład w badania wnieśli naukowcy z Kanady, Niemiec i USA.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Mutacja heterochroniczna - mutacja w obrębie genu kontrolującego rozwój zarodkowy powodująca, że pewne grupy komórek zachowują się w sposób typowy dla innego stadium rozwojowego danego organizmu. Można się tutaj dopatrzyć pewnej analogii z mutacją homeotyczną; jednakże w przypadku mutacji homeotycznej mamy do czynienia ze zmianą wartości pozycyjnej komórki natomiast w przypadku mutacji heterochronicznej dochodzi do zaburzenia czegoś co można by nazwać "wartością czasową" komórki w odniesieniu do procesów programu rozwojowego w który zaangażowana jest komórka bądź ich grupa. Dosyć dobrze zbadane są tego typu mutanty u nicienia Caenorhabditis elegans będącego jednym z organizmów modelowych w biologii rozwoju. Zazwyczaj geny, których zmiany objawiają się w taki sposób, kodują białka wpływające na zachowanie się komórek podczas ontogenezy. Rycyna – białko o silnych właściwościach toksycznych pochodzące z rącznika pospolitego (Ricinus communis z rodziny Euphorbiaceae). Wszystkie części rośliny zawierają rycynę, ale największe jej stężenie (od 1 do 5%) występuje w nasionach. Jako substancja białkowa z grupy lektyn nie miesza się z olejami, co umożliwia produkcję nieszkodliwego dla ludzi oleju rycynowego (który nie zawiera rycyny). Odtrutka (antidotum) – substancja, która ma zdolność neutralizacji lub zmniejszenia toksyczności trucizny. Jej działanie najczęściej polega na tworzeniu z trucizną niewchłanialnego lub mniej toksycznego związku chemicznego. Wyróżnia się odtrutki swoiste (skierowane przeciw konkretnej truciźnie) i nieswoiste (ogólne, np. mleko czy węgiel aktywny przy zatruciach doustnych).

    Geny kodujące białka mechanizmów naprawy DNA człowieka: DNA komórki jest stale narażone na czynniki uszkadzające. Sprawnie działające mechanizmy naprawy DNA funkcjonują w komórkach organizmów zarówno prokariotycznych jak i eukariotycznych. Badania genomu ludzkiego pozwoliły zidentyfikować szereg genów kodujących białka biorące udział w różnorodnych mechanizmach naprawy DNA. Poznano dotąd ponad 130 genów o takiej, udowodnionej lub prawdopodobnej, funkcji. Nowe geny naprawy DNA są ciągle odkrywane dzięki badaniom porównawczym sekwencji genów człowieka i homologów tych genów u organizmów modelowych, takich jak E. coli i S. cerevisiae. Badania te mają znaczenie dla medycyny, ponieważ do tej pory zidentyfikowano już kilkanaście chorób, w których patogenezie mają udział niesprawne mechanizmy naprawy DNA. Komórki iPS (ang. iPSC – induced pluripotent stem cells) – rodzaj pluripotencjalnych komórek macierzystych, które zostały sztucznie otrzymane z nie-pluripotentnych komórek (przeważnie komórek somatycznych dorosłego człowieka) przez wymuszenie ekspresji odpowiednich genów w tych komórkach.

    Terapia komórkowa - rozwijająca się w medycynie gałąź terapii, polegająca na wykorzystaniu ludzkich komórek do regeneracji uszkodzonych tkanek lub narządów pacjenta. Komórki te mogą pochodzić z tego samego pacjenta, lub od dawcy. Metoda ta różni się od przeszczepów tym, że korzysta się w niej nie z całych narządów lub tkanek, ale z wyizolowanych, oczyszczonych i czasem zmodyfikowanych komórek. Do terapii komórkowej często stosuje się komórki macierzyste lub progenitorowe, które posiadają wewnętrzny potencjał regeneracji uszkodzonych tkanek. Przykładowo, ostatnio pojawia się coraz więcej doniesień o skutecznym wykorzystaniu komórek macierzystych pochodzących ze szpiku kostnego do regeneracji mięśnia sercowego po zawale. Bank komórek macierzystych (ang. Stem Cell Bank) – zakład biotechnologiczny zajmujący się przechowywaniem dorosłych komórek macierzystych pobieranych typowo z krwi pępowinowej.

    Replikator – w niektórych ujęciach teorii ewolucji to samopowielająca się struktura, dążąca do osiągnięcia jak największej liczby własnych kopii. Replikatorem może być np. ogień, który replikuje się poprzez przenoszenie się z obiektu na obiekt. Jednak istotnymi dla ewolucji replikatorami są te, które podlegają selekcji, a także mutacji i są dziedziczone przez kolejne pokolenia ich nośników. Struktury te muszą być też względnie trwałe, aby mogło występować duże prawdopodobieństwo ich dziedziczenia bez mutacji. W biologii replikatorami są geny. Natomiast w świecie kultury, analogicznie do genów, Richard Dawkins postuluje uznanie tzw. memów. Embrionalne komórki macierzyste (ang. Embryonic Stem Cell – ESC) – komórki, które mogą dać początek wszystkim możliwym tkankom. Komórki macierzyste pięciodniowego zarodka mogą rozwinąć się w dowolny typ komórek i teoretycznie zastąpić uszkodzone komórki, których organizm nie jest w stanie odtworzyć.

    Mitrydatyzm – termin określający zabezpieczanie się przed działaniem trucizny, poprzez stopniowe podawanie dawek trucizny, z których żadna nie jest dawką letalną.

    Rekombinaza Tre - eksperymentalny enzym, zmutowana rekombinaza Cre, umożliwiająca selektywne wycięcie zintegrowanego genomu wirusa HIV z genomu zainfekowanych komórek. Dotychczas enzym wykazał swoją aktywność w liniach komórek HeLa, w warunkach laboratoryjnych w ciągu trzech miesięcy całkowicie usuwając zintegrowany wirus z hodowli. Odkrycie jest dziełem naukowców z Instytutu Heinrich Pette Wirologii Eksperymentalnej i Immunologii w Hamburgu oraz Instytutu Molekularnej Biologii Komórki i Genetyki Maxa Plancka w Dreźnie.

    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. Historia odkrycia i badań nad stwardnieniem guzowatym: Historia odkrycia stwardnienia guzowatego i badań nad tą chorobą liczy dopiero niecałe 200 lat. Stwardnienie guzowate (tuberous sclerosis, tuberous sclerosis complex, TSC) jest rzadką, wielonarządową chorobą genetyczną, w której rozwijają się łagodne guzy mózgu i guzy innych ważnych życiowo narządów: nerek, serca, oczu, płuc i skóry. Zespół objawów może obejmować napady drgawkowe, opóźnienie rozwoju, zaburzenia behawioralne i schorzenia dermatologiczne, a także objawy wynikające z zajęcia płuc i nerek. TSC może być spowodowane mutacją w jednym z dwóch genów: TSC1 i TSC2 , kodujących, odpowiednio, hamartynę i tuberynę. Oba geny należą do genów supresorowych (antyonkogenów), gdyż funkcją kodowanych przez nie białek jest regulacja cyklu komórkowego i procesu różnicowania komórek. W przeszłości zachorowania na tę chorobę traktowano jak ciekawe przypadki kazuistyczne; obecnie, badaniom nad patogenezą TSC przypisuje się istotne znaczenie w poznawaniu procesu nowotworzenia i supresji nowotworów.

    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: 20.12.2011. 17:17  


    Najnowsze