Nowy czujnik rzuca światło na biologię cynku :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Białko Tweek odgrywa kluczową rolę w komórkach nerwowych

Naukowcy z Imperial College otrzymują granty ERBN dla doświadczonych naukowców

Wyniki nowych badań rzucają światło na rolę układu immunologicznego w chorobie Alzheimera

Unijne badania rzucają światło na zmiany DNA w embrionalnych komórkach macierzystych człowieka

Szwedzcy naukowcy ukazują rolę światła w jeziorach

Naukowcy, których badania finansowane są ze środków unijnych, opracowali czujnik pozwalający mierzyć stężenie cynku wewnątrz komórek. Odkrycia powinny doprowadzić do lepszego poznania chorób, w których cynk odgrywa pewną rolę, takich jak cukrzyca czy Alzheimer.

Wyniki badań, prowadzonych przez naukowców z Holandii i Wlk. Brytanii, opublikowało w Internecie czasopismo Nature Methods. Źródłem unijnego wsparcia był projekt SAVEBETA (Molekularne ścieżki leżące u podstaw obniżonej masy komórek beta w cukrzycy), finansowany z tematu "Nauki o życiu, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia" Szóstego Programu Ramowego (6PR).

Cynk bierze udział w wielu procesach w organizmie człowieka - między innymi w przewodzeniu impulsów nerwowych. Około 5% wszystkich białek wytwarzanych przez organizm bierze udział w transporcie cynku. Jednocześnie cynk wydaje się odgrywać rolę w różnych chorobach, np. w cukrzycy typu 2. Wiadomo również, że wysoki poziom cynku jest toksyczny, ale sposób utrzymywania przez organizm prawidłowego poziomu tego pierwiastka w komórkach poznano jak dotąd tylko w niewielkim zakresie.

"Przeprowadzono stosunkowo niewiele prac biologicznych nad cynkiem w porównaniu do innych metali takich jak wapń czy sód, po części dlatego, że nie dysponowaliśmy wcześniej narzędziami do jego precyzyjnego pomiaru"' - zauważył profesor Guy Rutter z Wydziału Medycyny Imperial College London w Wlk. Brytanii. "Cynk ma ogromne znaczenie dla organizmu - wyniki badań sugerują, że odgrywa rolę w wielu obszarach, między innymi w mięśniach i mózgu."

Czujniki wykorzystywane obecnie do pomiaru poziomu cynku w komórkach są często niedokładne, nie wykrywają najniższych stężeń cynku i nie są w stanie określić różnic w poziomie cynku między różnymi częściami komórki.

W ostatnich badaniach naukowcy zaprezentowali nowe urządzenie zwane czujnikiem fluorescencyjnego rezonansowego transferu energii (FRET). Czujnik składa się z dwóch meduzowatych białek: niebieskozielonego i żółtego. Zespół zbudował białko w taki sposób, że światło pochłaniane przez niebieskozielone białko jest przekazywane do żółtego białka, które emituje żółte światło. Kiedy jon cynku łączy się z czujnikiem, fluorescencyjne białka rozdzielają się i transmisja światła między nimi słabnie.

Naukowcy wykorzystali mikroskop fluorescencyjny, aby odkryć długości fal światła emitowanego przez białka. Tym sposobem mogli określić, gdzie można znaleźć w komórce wyższe poziomy cynku.

Zespół przetestował swoje nowe urządzenie na trzustkowych komórkach beta. W tych komórkach wytwarzana jest insulina a wiadomo, że cynk bierze udział w pakowaniu insuliny. Gen kontrolujący proces pakowania jest często wadliwy u osób chorych na cukrzycę typu 2.

Nowe urządzenie wykazało znacznie wyższe poziomy cynku w ziarenkach struktur komórkowych, w których znajduje się insulina.

"To coś pięknego - zobaczyć, że stężenie cynku w komórce jest precyzyjnie utrzymywane na poziomie około 400 pikomoli na litr. Zbyt wysokie stężenie cynku jest niezwykle toksyczne dla komórki, ale jednocześnie cynk jest niezbędnym jonem metalu dla wielu enzymów i wszelkiego rodzaju innych procesów komórkowych" - powiedział Maarten Merkx z Politechniki w Eindhoven, Holandia.

Naukowcy planują obecnie dalsze dopracowanie czujnika, aby badać cynk w żywym modelu myszy i sprawdzić, w jaki sposób cynk porusza się w różnych tkankach.

"Możemy obecnie bardzo precyzyjnie mierzyć stężenie cynku w komórkach, jak również sprawdzać jego rozmieszczenie wewnątrz komórki za pomocą naszego molekularnego urządzenia pomiarowego" - mówi profesor Rutter.

"Tego typu informacje pomogą nam przekonać się, co się dzieje wewnątrz różnych tkanek, na przykład w mózgu osoby chorej na chorobę Alzheimera, w której, jak przypuszczamy, cynk może odgrywać pewną rolę. Mamy nadzieję, że ten nowy czujnik pomoże naukowcom dowiedzieć się więcej na temat chorób związanych z cynkiem i ewentualnie znaleźć nowe sposoby ich leczenia."

Źródło: CORDIS

Więcej informacji:

Imperial College London:
http://www.imperial.ac.uk

Politechnika w Eindhoven:
http://www.tue.nl

Nature Methods
http://www.nature.com/nmeth/index.html

Projekt SAVEBETA:
http://www.savebeta.eu/

Źródło danych: Imperial College London; Politechnika Eindhoven; Nature Methods
Referencje dokumentu: Vinkenborg, J. L. et al. (2009) Genetically encoded FRET sensors to monitor intracellular Zn2+ homeostasis. Nature Methods (w druku), publikacja internetowa z dnia 30 sierpnia. DOI: 10.1038/nmeth1368.

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Gorączka metaliczna, gorączka odlewników ostry efekt toksyczny oddziaływania par cynku powstających podczas wytapiania, odlewania cynku i jego stopów oraz spawania lub cięcia stopów cynku oraz w trakcie nakładania powłok galwanicznych. pełny tekst

Siarczan(VI) cynku (ZnSO4) nieorganiczny związek chemiczny, sól kwasu siarkowego i cynku. Ma postać białych, bezwonnych kryształów, łatwo rozpuszczających się w wodzie. Jeden z najważniejszych związków cynku, szeroko wykorzystywany m.in. jako składnik elektrolitu podczas cynkowania elektrolitycznego. Roztwór siarczanu cynku jest najważniejszym półproduktem w ciągu otrzymywania cynku metodą hydroelektrometalurgiczną. Siarczan cynku można otrzymać w reakcji kwasu siarkowego z cynkiem metalicznym, jego tlenkiem lub solami lotnych kwasów. Najczęściej spotykany jako sól siedmiowodna ZnSO47H2O. pełny tekst

Stopy cynku stopy metali, w których głównym składnikiem jest cynk oraz zawierające dodatki aluminium, miedzi i manganu. Stopy cynku są tanim substytutem miedzi stopowej. W porównaniu do niej stopy cynku posiadają gorsze własności wytrzymałościowe i są mniej odporne na korozję. Ze względu na to stosowane są tylko przy konstrukcjach i elementach mniej odpowiedzialnych. pełny tekst

Proces Sendzimira (nazywany od nazwiska polskiego wynalazcy Tadeusza Sendzimira) metoda galwanizacji blach stalowych polegająca na zastosowaniu kąpieli z małymi domieszkami aluminium oraz cynku. Metoda polega na czyszczeniu blachy bądź drutu za pomocą żarzenia w wodorze i zanurzania jej w roztopionym cynku. Zamiast wykonywania tego w pociętych arkuszach proces przebiega w formie ciągłej. Surowiec zwija się w rolkę i przepuszca się przez piec tunelowy z atmosferą wodoru po czym częściowo ostudzonym stanie zanurza się w cynku. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".