• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Mózg i ziemniak: są podobieństwa - w kanałach jonowych mitochondriów

    02.12.2011. 18:51
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Niektóre elementy błon otaczających mitochondria w komórkach, odpowiedzialne za transport jonów potasu, są identyczne w ziemniakach i mózgach ssaków, sugerują badania Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN w Warszawie, przeprowadzone we współpracy z Uniwersytetem im. Adama Mickiewicza w Poznaniu.

    W błonach otaczających mitochondria występują białka sterujące przepływem jonów, nazywane kanałami jonowymi. Badania naukowców z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. Marcelego Nenckiego Polskiej Akademii Nauk (Instytut Nenckiego) w Warszawie i Instytutu Biologii Molekularnej i Biotechnologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza (IBMiB UAM) w Poznaniu pozwoliły ustalić, że pewne odmiany mitochondrialnych kanałów potasowych w komórkach ziemniaka są pod względem budowy i funkcji identyczne z ich odpowiednikami w mitochondriach neuronów w mózgach ssaków.

    Mitochondria, centra energetyczne komórek, to organelle długości kilku mikrometrów. Występują we wnętrzach komórek eukariotycznych (czyli z jądrem komórkowym), gdzie ich liczba waha się od kilkuset do kilku tysięcy na komórkę. Mitochondria 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.

    Kanałami jonowymi nazywa się białka przepuszczające w kontrolowany sposób duże ilości jonów określonego typu. W błonach otaczających czy to komórki, czy to mitochondria, można znaleźć kanały wyspecjalizowane w transporcie m.in. jonów potasu, sodu, wapnia lub chloru. Obiektem badań naukowców z Instytutu Nenckiego i IBMiB UAM były m.in. mitochondrialne kanały potasowe sterowane przez ATP oraz jony wapniowe.

    "Problem z kanałami jonowymi w błonach mitochondrialnych polega na tym, że na zdrowy rozsądek w ogóle nie powinno ich być. 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?", mówi prof. dr hab. Adam Szewczyk z Instytutu Nenckiego, jeden ze współautorów badań.

    Kanały jonowe są otwierane i zamykane przez specyficzne substancje aktywujące i blokujące. Przykładem blokera działającego na mitochondria komórek ludzkich jest iberiotoksyna, zawarta m.in. w jadzie skorpiona. Przeprowadzone w Instytucie Nenckiego pomiary prądów płynących przez kanały potasowe w mitochondriach ziemniaka wykazały, że białka te nie tylko pełnią podobne funkcje co kanały w mitochondriach ssaków, ale nawet reagują na te same toksyny. "To zadziwiająca obserwacja. Białka odpowiedzialne za transport jonów potasu wydają się być ewolucyjnie wręcz zakonserwowane w mitochondriach", zauważa prof. Wiesława Jarmuszkiewicz z IBMiB UAM .

    Badania nad kanałami jonowymi mogą mieć istotne znaczenie medyczne. Leki oddziałujące na kanały jonowe mitochondriów potencjalnie mogłyby znacząco ograniczać skutki zawałów serca i udarów mózgu. Wprowadzenie nowego leku na rynek jest jednak procesem bardzo drogim i długotrwałym. Z tego powodu efekty badań kanałów jonowych mitochondriów będzie można prawdopodobnie najszybciej zobaczyć w przemyśle kosmetycznym.

    Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN zamierza 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. Dzięki badaniom substancji ochronnych oddziałujących na kanały potasowe mitochondriów będzie możliwe opracowanie nowych dermokosmetyków. "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", stwierdza prof. Szewczyk.





    Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego Polskiej Akademii Nauk, utworzony w 1918 roku, jest największym nieuniwersyteckim ośrodkiem badań biologicznych w Polsce. Do priorytetowych dziedzin podejmowanych w Instytucie należą: neurobiologia, neurofizjologia, biologia i biochemia komórkowa oraz biologia molekularna " w skalach złożoności od organizmów tkankowych przez organelle komórkowe do białek i genów. W Instytucie działa 31 laboratoriów, m.in. nowoczesnej Mikroskopii Konfokalnej, Cytometrii Przepływowej i Skaningowej, Mikroskopii Elektronowej, Testów Behawioralnych i Elektrofizjologii. Instytut dysponuje nowoczesną aparaturą badawczą i zmodernizowaną zwierzętarnią, pozwalającą na hodowlę zwierząt laboratoryjnych, także transgenicznych, według najwyższych standardów. Poziom prac eksperymentalnych, publikacje i silne związki z nauką światową plasują Instytut wśród wiodących placówek biologicznych Europy.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Leszek Jan Kaczmarek (ur. 31 maja 1957 w Warszawie) – biolog molekularny, profesor nauk biologicznych, kierownik Pracowni Neurobiologii Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN, członek korespondent Polskiej Akademii Nauk. Instytut Biologii Doświadczalnej im. Marcelego Nenckiego PAN - utworzony w 1918 roku w Warszawie, jest ważnym centrum badań biologicznych w Polsce, podległym Polskiej Akademii Nauk. Instytut zajmuje się biologią molekularną i komórkową, biochemią oraz neurobiologią. 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).

    Mieczysław Adam Bogucki (ur. 10 listopada 1884 w Łodzi, zm. 8 lutego 1965 w Warszawie) – polski zoolog, fizjolog, hydrobiolog, współorganizator badań z dziedziny biologii morza w Polsce, profesor Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN. Włodzimierz Niemierko (ur. 28 lipca 1897 r. w Petersburgu, zm. 3 stycznia 1985 r. w Warszawie) - polski biochemik i fizjolog, profesor Uniwersytetu Łódzkiego, Uniwersytetu Warszawskiego i Instytutu Biologii Doświadczalnej im. Marcelego Nenckiego, kierownik Zakładu Biochemii i dyrektor tego instytutu, członek rzeczywisty Polskiej Akademii Nauk, członek licznych towarzystw naukowych. Mąż Stelli Niemierko (1906-2006), polskiej biochemik.

    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. Witold Drabikowski (ur. 25 lipca 1925 r. w Łodzi, zm. 17 września 1983 r. w Warszawie) - biochemik, profesor Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN.

    Maria Gabriela Sarzała-Drabikowska (ur. 8 marca 1936 w Rębowie, zm. 12 lutego 1987 w Warszawie) – biochemik, profesor Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN. 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.

    Światowy Tydzień Mózgu, Tydzień Mózgu (ang. Brain Awareness Week) – święto mające na celu popularyzację wiedzy o mózgu i jego działaniu. Obchodzone 12-16 marca od 1996 pierwszy raz w Stanach Zjednoczonych (zapoczątkowane przez Dana Alliance for Brain Initiatives), a w Polsce od 1999 roku. Obchody są organizowane z inicjatywy Instytutu Nenckiego oraz wspierane przez Polskie Towarzystwo Badań Układu Nerwowego, Komitet Neurobiologii PAN i Stowarzyszenie na Rzecz Krzewienia Wiedzy o Mózgu DANA. Akcje edukacyjne odbywają się m.in. w Warszawie i Krakowie.

    Termogenina (UCP1 - ang. uncouple protein, rozsprzęgacz protonów) – białko występujące w wewnętrznej błonie mitochondriów tkanki tłuszczowej brunatnej, mające postać kanału jonowego przepuszczalnego dla jonów wodorowych.

    Dodano: 02.12.2011. 18:51  


    Najnowsze