• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy Instytutu Nenckiego zbadają tajemnice rzęsek

    22.02.2012. 07:33
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Zaburzenia pracy rzęsek, obecnych na powierzchni komórek niemal wszystkich organizmów, są źródłem wielu chorób człowieka. Naukowcy z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. Nenckiego w Warszawie chcą poznać niektóre tajemnice tych organelli. 

    Jak wyjaśniają specjaliści z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. Nenckiego PAN (IBD PAN) w przesłanym PAP komunikacie, z wyjątkiem grzybów i roślin wyższych, niemal wszystkie komórki, od pierwotniaków po komórki ludzkiego ciała, są wyposażone w rzęski, czyli krótkie wypustki. Służą one do odbierania bodźców z otoczenia, a także do poruszania się całych komórek lub przemieszczania płynów i drobin w ich bezpośrednim sąsiedztwie. Choć występują one powszechnie, o budowie i funkcjonowaniu rzęsek nadal wiemy zaskakująco mało. Tymczasem zaburzenie ich pracy u ludzi leży u podłoża wielu chorób, tzw. ciliopatii.

    Naukowcy z IBD PAN rozpoczęli realizację pięcioletniego grantu EMBO Installation Grant, który pozwoli im lepiej zrozumieć zasady budowy i funkcjonowania rzęsek zarówno u pierwotniaków, jak i w komórkach ssaków.

    ,,Rzęski to bardzo interesujące organelle. Zwykle mają długość od kilku do kilkunastu mikrometrów; w tym ostatnim przypadku nazywamy je wiciami. Ich szkielet tworzą mikrotubule, czyli maleńkie rurki zbudowane z białka tubuliny" - wyjaśnia dr Dorota Włoga, która w Pracowni Fizjologii Ruchów Komórkowych Instytutu Nenckiego formuje grupę do badań nad tymi organellami.

    Jak czytamy w komunikacie IBD PAN, w zależności od pewnych różnic w budowie rzęski mogą być nieruchome lub wykazywać zdolność do poruszania się. Pojedyncze rzęski nieruchome (rzęski pierwotne) pełnią ważne funkcje czuciowe: odbierają bodźce ze środowiska i przekazują je do wnętrza komórki. Dla człowieka, tak jak i dla innych organizmów, ta funkcja ma fundamentalne znaczenie. Brak lub wadliwe funkcjonowanie tych rzęsek może prowadzić do tworzenia cyst w nerkach, polidaktylii (obecności dodatkowych palców) czy otyłości. Silnie przekształcone rzęski znajdziemy m.in. w pręcikach siatkówki oka, a ich uszkodzenie skutkuje zaburzeniami wzroku.

    Rzęski ruchome umożliwiają przemieszczanie się plemników oraz pewnych typów organizmów jednokomórkowych, a przynajmniej niektóre mogą też pełnić funkcje czuciowe. Zsynchronizowane bicie rzęsek komórek nabłonkowych przesuwa wydzieliny (np. w drogach oddechowych) lub odpowiada za transport drobin (np. komórki jajowej w jajowodzie).

    ,,Niedawno japońscy badacze pokazali, że myszy z zaburzeniami pracy rzęsek nabłonka wyścielającego drogi oddechowe mają problemy z usuwaniem wydzielin i wydają odgłosy przypominające kichanie i kaszlenie" - mówi dr Włoga.

    O istnieniu rzęsek wiadomo od dawna, jednak o szczegółach ich budowy i działania naukowcy nadal wiedzą niewiele. ,,Wedle obecnych szacunków, za powstanie i funkcjonowanie pojedynczej rzęski może odpowiadać nawet 500-600 białek" - podkreśla badaczka.

    Celem prac naukowców z Instytutu Nenckiego jest wyszukanie nowych, potencjalnie rzęskowych białek i zbadanie, czy znajdują się one w rzęskach, a jeśli tak, to jak wpływają na ich budowę i funkcjonowanie.

    Badania są prowadzone na pierwotniaku Tetrahymena thermophila, modelowym organizmie umożliwiającym prowadzenie analiz zarówno na poziomie ultrastrukturalnym, jak też biochemicznym i molekularnym. W drugiej fazie badań naukowcy sprawdzą, czy białka, zidentyfikowane u pierwotniaków jako rzęskowe, pełnią podobne funkcje w komórkach ssaków.

    ,,Odległość ewolucyjna między pierwotniakiem a człowiekiem jest ogromna. Będziemy zatem chcieli się upewnić, czy funkcja białka rzęskowego rzeczywiście została zachowana w ewolucji. Jeśli tak, zidentyfikowane białka pozwolą na lepsze zrozumienie molekularnych podstaw ciliopatii, a w przyszłości, być może, będą mogły posłużyć jako cel terapii medycznych" - wyjaśnia dr Włoga.

    Badania nad rzęskami są prowadzone w ramach pięcioletniego grantu EMBO Installation Grant, przyznawanego naukowcom przez Europejską Organizację Biologii Molekularnej (EMBO), niezależną fundację wspierającą rozwój biologii molekularnej w Europie. Grant ten umożliwia naukowcom powracającym do kraju założenie i rozwój własnej grupy badawczej oraz nawiązanie współpracy z innymi naukowcami w ramach EMBO.

    PAP - Nauka w Polsce

    ekr/ agt/bsz



    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. 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. 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. 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.

    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. Mikrotubula (microtubuli cellulares) – włóknista rurkowata sztywna struktura o średnicy 20 – 27 nm, powstająca w wyniku polimeryzacji białka tubuliny. Mikrotubule wraz z innymi strukturami pełnią funkcję cytoszkieletu nadając komórce kształt, a nawet przyczyniając się do jego zmiany. Biorą udział w transporcie wewnątrzkomórkowym stanowiąc szlak, po którym przemieszczają się białka motoryczne, biorą udział w czasie podziału komórki tworząc wrzeciono kariokinetyczne, które rozdziela chromosomy do komórek potomnych. Mikrotubule mogą również tworzyć stałe struktury, takie jak rzęski lub wici, umożliwiające ruch 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. 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.

    Biologia strukturalna – dziedzina biologii znajdująca się na pograniczu biologii molekularnej, biochemii oraz biofizyki, zajmująca się badaniem przestrzennej struktury dużych biocząsteczek, takich jak białka i kwasy nukleinowe. Badania te mają podstawowe znaczenie dla wyjaśnienia mechanizmu większości procesów zachodzących w komórce takich jak oddychanie komórkowe czy obróbka informacji genetycznej, ponieważ zaangażowane są w nie cząsteczki białek, których funkcja jest ściśle powiązana z ich budową.

    Medycyna ewolucyjna – opiera się na zastosowaniu teorii ewolucji (Karol Darwin) w celu wyjaśnieniu zjawisk towarzyszących chorobie oraz stosowaniu odpowiednich terapii z naciskiem na usunięcie przyczyn choroby, a nie tylko zwalczania ich objawów. Drugim obszarem jest nowoczesna edukacja medyczna. Naukowcy zajmujący się medycyną ewolucyjną uważają, że biologia ewolucyjna nie powinna być tylko uzupełniającym tematem zajęć w szkołach medycznych, ale powinna być nauczana jako podstawowy model wszystkich nauk medycznych (w oparciu o nowoczesną wiedzę z zakresu biochemii, biologii, biofizyki, ewolucji, psychologii).

    Janusz Marek Bujnicki (ur. 1975) – profesor nauk biologicznych, kierownik Laboratorium Bioinformatyki i Inżynierii Białka w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie; kierownik grupy badawczej w Laboratorium Bioinformatyki Pracowni Bioinformatyki Instytutu Biologii Molekularnej i Biotechnologii Wydziału Biologii UAM w Poznaniu; członek Akademii Młodych Uczonych PAN; członek Komitetu Biologii Ewolucyjnej i Teoretycznej PAN i Komitetu Biochemii i Biofizyki PAN, członek-założyciel i wiceprezes (2008–2010) a następnie prezes (2011–2013) Polskiego Towarzystwa Bioinformatycznego; członek zarządu Society of Bioinformatics in Northern Europe, SocBiN; członek panelu Life, Environmental and Geo Sciences (LEGS) organizacji Science Europe; członek komitetu naukowego inicjatywy Innovative Medicines Initiative; redaktor wykonawczy, a wcześniej członek rady redakcyjnej czasopisma „Nucleic Acids Research”, zastępca redaktora sekcji w czasopiśmie "BMC Bioinformatics"; członek rady redakcyjnej czasopism „Journal of Applied Genetics”, „Database", „Journal of Nucleic Acids”; redaktor serii „Nucleic Acids and Molecular Biology”. Pierwszy polski laureat grantu w dziedzinie nauk biologicznych przyznawanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERC), zwycięzca pierwszej edycji plebiscytu "Polacy z Werwą" w kategorii Nauka. 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.

    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. Dyneiny – rodzina białek motorycznych obecnych w komórkach eukariotycznych mających zdolność do poruszania się w kierunku bieguna ujemnego mikrotubul. Wraz z kinezynami, które poruszają się w kierunku końca(+), biorą udział w wielu ważnych procesach zachodzących w komórce m.in. podziale komórkowym, transporcie wewnątrzkomórkowym(transport pęcherzykowy, transport organelli) oraz poruszaniu się.

    Dodano: 22.02.2012. 07:33  


    Najnowsze