• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy rzucają światło na to, jak komórki reagują na siły

    14.06.2011. 17:37
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Naukowców od zawsze intrygowały reakcje pojedynczych komórek na siły mechaniczne, zwłaszcza że siły te wpływają na zachowanie komórek. Niemniej nie pojawiało się żadne wyjaśnienie tej kwestii... aż do tej pory. Zespołowi naukowców udało się zidentyfikować dwie kluczowe molekuły, które regulują adaptację komórek do oddziałujących sił. Badania zostały częściowo dofinansowane z projektu RHOMECHANOVASC (Regulacja białek Rho przez siły mechaniczne w układzie naczyniowym), który otrzymał międzynarodowe stypendium Marie Curie dla wyjeżdżających naukowców o wartości ponad 212.000 EUR z budżetu Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE.

    Odkrycia zaprezentowane w czasopiśmie Nature Cell Biology ujawniają, w jaki sposób wywieranie siły fizycznej na komórki powoduje aktywowanie białek Rho GEF za pośrednictwem odrębnych ścieżek sygnałowych. Zespół złożony z biologów i fizyków pracujących pod kierunkiem Uniwersytetu Północnej Karoliny (UNC) w Chapel Hill w USA twierdzi, że białka Rho GEF aktywują białka Rho, tworzące superrodzinę RAS, która jest klasą białek powiązaną z aktywnością onkogenną.

    Naukowcy najpierw nałożyli cząstki magnetyczne na komórki, a następnie użyli magnesów, aby wywrzeć siłę na komórki. To pozwoliło im wytworzyć napięcie pozakomórkowe.

    "Wykazano, że GEF-H1 podlega regulacji przez wiązanie mikrotubulami, sprzęgając depolimeryzację mikrotubuli z aktywacją RhoA w wielu procesach komórkowych, takich jak śródnabłonkowa bariera przepuszczalności, migracja i morfologia kolca dendrytycznego" - czytamy w artykule. "Aby sprawdzić, czy aktywacja GEF-H1 może być następstwem depolimeryzacji mikrotubuli, poddaliśmy komórki wstępnej obróbce taksolem i przeanalizowaliśmy aktywność GEF-H1 po przyłożeniu siły za pomocą wolnej od nukleotydów koimmunoprecypitacji RhoA. Odkryliśmy, że taksol nie wpływa na aktywację GEF-H1 za pośrednictwem siły. Ten wynik wskazuje, że GEF-H1 jest aktywowany niezależnie od dysocjacji mikrotubuli, co jest spójne z wynikami wcześniejszych prac, które wykazały, że leczenie taksolem pozostaje bez wpływu na RhoA-zależne tworzenie włókien naprężeniowych w reakcji na rozciąganie."

    Wypowiadając się na temat wyników badań profesor Keith Burridge z UNC i naczelny autor artykułu powiedział: "Przeprowadzenie tego doświadczenia było możliwe wyłącznie dzięki stworzeniu zespołu fizyków i biologów komórki. To niesamowicie ekscytujące, bowiem zidentyfikowaliśmy całą ścieżkę od napięcia wywieranego na komórkę po białka, które z kolei aktywują inne białka przejawiające, wedle naszej wiedzy, nadczynność w nowotworach."

    Wcześniejsze badania skłoniły niektórych naukowców do przekonania, że rozwój i właściwości komórek znajdują się pod wpływem ich mechanicznego środowiska. Komórki guzów litych, na przykład, często miewają zmienioną powierzchnię. W ramach innych prac odkryto, że rokowania pogarszają się, po usztywnieniu się macierzy komórkowej.

    Naukowcy ujawnili, że sztywne guzy zrzucają większą liczbę komórek, które uciekają z pierwotnej lokalizacji nowotworu i mogą zwiększyć ryzyko rozprzestrzeniania się go w formie przerzutów.

    "Wysunięto hipotezę, że sztywność i napięcie komórkowe tworzą błędne koło, prowadząc do intensyfikacji rozwoju, zwiększonej gęstości komórkowej, wyższego napięcia i większych guzów" - podkreśla profesor Burridge. "Wsparcie finansowe na rzecz innowacji, zapewnione przez University Cancer Research Fund, umożliwiło nam zidentyfikowanie ścieżki i dostarczenie danych, które pozwoliły na odnowienie grantu o wartości około 1,3 mln USD [około 911.000 EUR] na kolejne 4 lata."

    Za: CORDIS

    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. 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. Komórki satelitarne – komórki macierzyste mięśni szkieletowych. Powstają z mioblastów, które nie zlały się do roboczych komórek mięśniowych, lecz ściśle do nich przylegają. U dorosłego człowieka ich jądra stanowią ok. 5% jąder komórek mięśniowych. Uaktywniają się przy uszkodzeniu lub trenowaniu mięśnia, prowadząc do regeneracji lub przerostu komórek mięśniowych. W warunkach doświadczalnych udaje się je różnicować do innych komórek niż mięśniowe.

    Pluripotencja (pluripotencjalność) jest zdolnością pojedynczej komórki do zróżnicowania się w dowolny typ komórek somatycznych poza komórkami trofoblastu, które w późniejszych stadiach rozwoju tworzą łożysko. Z pluripotencjalnych komórek macierzystych pochodzących z najwcześniejszego stadium zarodka – 5-dniowej blastocysty biorą początek komórki wszystkich tkanek i narządów. Zaledwie 30-35 tych komórek, z których składa się węzeł zarodkowy blastocysty "gromadzi" instrukcje dla 100 bilionów (10) komórek tworzących ludzki organizm. Kinazy białkowe – grupa kinaz, których substratami są białka. Enzymy te przeprowadzają reakcję fosforylacji cząsteczki specyficznego dla danej kinazy białka. Fosforylacja zwykle prowadzi do zmiany konformacji cząsteczki białka i, w konsekwencji, zmiany jego aktywności, zdolności do wiązania się z innymi białkami albo przemieszczenia cząsteczki w obrębie komórki. Do 30% białek podlega regulacji na tej drodze; większość szlaków metabolicznych komórki, zwłaszcza sygnalizacyjnych, angażuje enzymy z grupy kinaz białkowych. W ludzkim genomie zidentyfikowano kilkaset genów kodujących sekwencje aminokwasowe kinaz białkowych (około 2% wszystkich genow). Funkcja kinaz białkowych podlega wielostopniowej regulacji, również angażującej kinazy i fosfatazy białkowe; fosforylacja białka kinazy może zwiększać albo zmniejszać jej aktywność. Białka aktywatorowe lub inhibitorowe przez przyłączanie się do domen regulatorowych kinaz również wpływają na ich aktywność. Niektóre kinazy posiadają domenę regulatorową, którą same mogą fosforylować (autofosforylacja albo cis-fosforylacja).

    Definicja intuicyjna:
    Automat komórkowy to system składający się z pojedynczych komórek, znajdujących się obok siebie. Ich układ przypomina szachownicę lub planszę do gry. Każda z komórek może przyjąć jeden ze stanów, przy czym liczba stanów jest skończona, ale dowolnie duża. Stan komórki zmieniany jest synchronicznie zgodnie z regułami mówiącymi, w jaki sposób nowy stan komórki zależy od jej obecnego stanu i stanu jej sąsiadów. Wzrost intruzywny – specyficzny sposób wzrostu komórki roślinnej. Rosnąca komórka wsuwa się pomiędzy dwie komórki. Blaszka środkowa dwóch sąsiadujących komórek pomiędzy jest rozpuszczana przez enzymy wydzielane przez wrastającą komórkę. Wsunięcie rosnącej komórki następuje prawdopodobnie dzięki wystąpieniu naprężeń rozciągających. W wyniku wzrostu intruzywnego następuje zerwanie istniejących plazmodesm, zostają one odtworzone po połączeniu ścian komórkowych z wrastająca komórką.

    Rakowe komórki macierzyste (ang. Cancer stem cells, CSCs) - to inicjalne, niezróżnicowane komórki rakowe (obecne w guzach i nowotworach układu krwiotwórczego), mające możliwość przekształcania się we wszystkie rodzaje komórek tworzących masę nowotworową.
    Jedna z teorii wyjaśniających proces nowotworzenia zakłada, że rakowe komórki macierzyste są prekursorami innych komórek nowotworowych i odgrywają kluczową rolę w powstawaniu raka. Komórki te, w przeciwieństwie do innych komórek rakowych, są rakotwórcze (same w sobie mają zdolność do wywoływania raka). Podejrzewa się, że CSCs są przyczyną występowania przerzutów i nawrotów choroby nowotworowej. Komórki pochew okołowiązkowych, mezofil wieńcowy – grupa komórek otaczających wiązki przewodzące w liściach. Komórki te mogą być różnie określane u różnych gatunków roślin. Określenia komórki pochew okołowiązkowych jako pierwszy użył Esau (1953). Grupa komórek tworzących pochwy okołowiązkowe zostały najlepiej poznane u roślin o fotosyntezie C4, szczególnie u kukurydzy. Komórki pochew okołowiązkowych roślin C4 posiadają grubą ścianę komórkową często wysyconą suberyną. W ścianie komórkowej znajdują się liczne plazmodesmy umożliwiające wymianę substancji z innymi komórkami liścia. Gruba ściana komórkowa stanowi barierę chroniąca przed utratą CO2 wytwarzanego w komórkach pochew okołowiązkowych podczas rozkładu związków czterowęglowych (jabłczan, asparaginian). W liściach roślin C4 tylko komórki pochew okołowiązkowych sa zdolne do przeprowadzania cyklu Calvina. Dodatkową cechą charakterystyczną tych komórek u części roślin C4 są chloroplasty zawierające jedynie tylakoidy stromy, a pozbawione tylakoidów gran. Znane są mutacje u kukurydzy – bsd1 i bsd2, które powodują nieprawidłowy rozwój komórek pochew okołowiązkowych.

    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.

    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.

    RB (pRb, Rb) – białko kodowane przez gen supresorowy RB1. Gen RB1 jest zmutowany w wielu typach nowotworów człowieka. Nazwa białka RB pochodzi od siatkówczaka (retinoblastoma), nowotworu spowodowanego mutacjami w obydwu allelach kodującego białko genu RB1. Białko RB w komórkach jest obecne zazwyczaj jako fosfoproteina, i jest substratem reakcji fosforylacji przeprowadzanej przez liczne białka enzymatyczne z rodziny kinaz. Udowodnioną funkcją białka RB jest zapobieganie podziałowi komórki przez zatrzymanie cyklu komórkowego. Niefunkcjonalne białko RB nie zapobiega podziałom komórek, stąd udowodniony związek między mutacjami z utratą funkcji w genie RB1 a niekontrolowanymi podziałami komórek nowotworu. Integryny, receptory integrynowe (ang. integrins) – glikoproteiny komórek zwierzęcych zaliczane do białek adhezyjnych (adhezyn). Współdziałają z innymi receptorami błonowymi (w tym przede wszystkim receptorami chemokin), umożliwiają agregację komórek oraz ich ukierunkowaną migrację, np. w procesie embriogenezy czy odpowiedzi immunologicznej organizmu. Komórki regulują swe właściwości adhezyjne poprzez ekspresję któregoś z około 21 rodzajów integryn.

    Dodano: 14.06.2011. 17:37  


    Najnowsze