• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy odkrywają w jaki sposób białka transportowe pokonują bariery błony komórkowej

    21.10.2008. 17:00
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Badania sfinansowane w części z funduszy unijnych rzuciły więcej światła na strukturę i funkcjonowanie białek transportowych - katalizatorów, które pomagają substancjom przenikać przez błony komórkowe. Międzynarodowy zespół naukowców wyjaśnił, w jaki sposób białka transportowe przenoszą związki chemiczne przez błony komórkowe, a co ważniejsze, w jaki sposób blokują tę drogę przed innymi substancjami. Badania zostały sfinansowane w ramach Szóstego Programu Ramowego (6PR), a ich wyniki opublikowano dnia 16 października w elektronicznym wydaniu czasopisma Science Express.

    Profesor So Iwata z Imperial College w Londynie, Wielka Brytania, powiedział, że wyniki badań pokazują szczegóły funkcji molekularnej ważnego białka błonowego. "Wiemy, w jaki sposób białko ułatwia przechodzenie hydantoiny przez błonę komórkową, uniemożliwiając jednocześnie przejście tą samą drogą wszystkim innym substancjom" - wyjaśnił. "Wiele białek odpowiedzialnych za transport przez błonę komórkową korzysta prawdopodobnie z tego samego mechanizmu, nawet te w organizmie człowieka [...]. To ważny krok naprzód w zrozumieniu podstawowych procesów zachodzących w komórkach."

    Profesor Peter Henderson z Uniwersytetu Leeds, współautor badania, wyraził opinię, że ostatnie osiągnięcie "pomoże chemikom i sponsorom z branży opracować i przygotować leki, umożliwiające kierowanie ich działaniem i leczenie pacjentów".

    "Największy problem stanowi wytworzenie wystarczającej ilości białek w badaniach strukturalnych" - powiedział profesor Henderson. Metody maksymalizowania ekspresji białek transportowych w bakteriach i oczyszczanie ich - jak wyjaśnił - są wynikiem współpracy naukowców. "To pomoże białkom zachować biologiczną aktywność" - powiedział.

    "Możemy wówczas trzymać je w pogotowiu i dostarczać ekspertom w dziedzinie techniki zwanej krystalografią rentgenowską, która wymaga bardzo silnych promieni rentgenowskich" - dodał. Tego typu promieniowanie dostępne jest w Europejskim Ośrodku Synchrotronu Atomowego (ESRF) w Grenoble, we Francji oraz w krajowym ośrodku synchrotronu Diamond Light Source w Oxfordshire, w Wielkiej Brytanii.

    Naukowcy z Wydziału Nauk Przyrodniczych Imperial College w Londynie zaobserwowali jak białko transportowe Microbacterium hydantoin permease (Mhp1) przenosi molekuły hydantoiny przez błonę komórkową, nieprzepuszczalną dla innych molekuł - jak donosi raport. Mhp1 znajduje się w oleistym otoczeniu błony komórkowej bakterii, a w wyniku udanego przeniknięcia Mhp1 molekuły zamieniają się w użyteczne aminokwasy - czytamy w raporcie. Z uwagi na fakt, że aminokwasy są wykorzystywane w produkcji suplementów żywieniowych i napojów, mają one olbrzymie znaczenie dla tego sektora, a także dla przemysłu farmaceutycznego.

    Naukowcy przeanalizowali strukturę białka Mhp1 przed i po przeniknięciu molekuły hydantoiny. Wykazali, że Mhp1 odsłania swoją zewnętrzną ściankę, zapewniając hydantoinie przejście, którego potrzebuje, aby przeniknąć przez barierę. Ścieżka zamyka się następnie za związaną molekułą uniemożliwiając wejście innym substancjom. Hydantoina przedostaje się do środka komórki po otwarciu ścianki wewnętrznej - informują naukowcy.

    Raport podkreśla, że transportery błonowe można podzielić na trzy główne grupy: pierwsza grupa składa się z aktywnych transporterów, które wykorzystują do transportu substancji energię pochodzącą ze światła, reakcji utleniania-redukcji lub hydrolizy ATP; druga grupa obejmuje transportery aktywne, które korzystają z wolnej energii przechowywanej w gradiencie jonowym; i trzecia grupa, która przeprowadza wspomaganą dyfuzję bez udziału energii.

    Naukowcy rozpoczęli badanie tego białka osiem lat temu we współpracy z japońskim przedsiębiorstwem Ajinomoto Inc. Dr Shinichi Suzuki jako pierwszy odkrył funkcję białka Mhp1 na Uniwersytecie Leeds, a jego odkrycie zostało opatentowane w Japonii i USA.

    Badania sfinansowało w części Europejskie Konsorcjum Białek Błonowych (E-MeP), platforma badawcza, która zajmuje się opracowywaniem i wdrażaniem nowych technologii przyczyniających się do lepszego poznania chorób ludzkich powiązanych z białkami błonowymi.

    Więcej informacji:

    Science
    http://www.sciencemag.org/sciencexpress/recent.dtl

    Europejskie Konsorcjum Białek Błonowych
    http://www.e-mep.org/

    Imperial College London
    http://www3.imperial.ac.uk/

    Uniwersytet Leeds
    http://www.leeds.ac.uk/

    Z serwisu CORDIS
    url: http://cordis.europa.eu/fetch?CALLER=PL_NEWS&ACTION=D&SESSION=&RCN=29995
    Zródło danych: Imperial College London; Science
    Referencje dokumentu: Weyand S., et al. (2008). Struktura i mechanizm molekularny rodziny transporterów nukleo-kation-symport-1. Science. Publikacja internetowa z dnia 16 października; DOI: 10.1126/science.1164440.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Białka transportowe - grupa białek odpowiedzialych za transport cząsteczek i jonów poprzez błony biologiczne. Białka transportowe są integralnymi białkami błonowymi. Mogą uczestniczyć w przemieszczaniu substancji poprzez dyfuzję ułatwioną lub transport aktywny. Dyfuzja wspomagana, ułatwiona jest to proces przemieszczania się hydrofilowych cząsteczek przez dwuwarstwę lipidową błony komórkowej za pomocą białkowych przenośników, transporterów lub kanałów z obszaru o większym ich stężeniu do obszaru o stężeniu mniejszym. Proces ten zachodzi, gdy dana cząsteczka przenika przez błonę zgodnie z gradientem stężeń, lecz nie może ona przenikać w sposób bierny i łączy się wówczas z odpowiednim białkiem przenoszącym taką cząstkę na drugą stronę błony. Kanały natomiast są to struktury białkowe mające kilka domen transbłonowych, a w ich części wewnętrznej znajduje się hydrofilowy por, przez który mogą przechodzić dane substancje, zgodnie z ich gradientem stężeń. W taki sposób przechodzą jony. Białka integralne błon tworzą kanał, wysoce specyficzny przepuszczający jeden, określony jon, ale mogą też być kanały mniej specyficzne. W kanale znajduje się filtr selektywności, który decyduje, jakie cząstki mogą przejść przez błonę oraz układ bramkujący, który decyduje o otwarciu lub zamknięciu kanału. Imperial College London (właśc. The Imperial College of Science, Technology and Medicine) jest publicznym uniwersytetem położonym w Londynie. Specjalizuje się w badaniach oraz kształceniu w dziedzinie nauki, inżynierii oraz medycyny. Imperial College był częścią Uniwersytetu Londyńskiego do roku 2007, kiedy to uzyskał pełną niezależność, z okazji stulecia swego istnienia. Na Imperial College kształci się około 13 500 studentów, a kadra akademicka liczy ponad 3300 osób.

    Białka fuzyjne (białka chimeryczne) – białka powstające z połączenia 2 lub większej liczby genów, które pierwotnie były odpowiedzialne za produkcję niezależnych białek. Produktem genu fuzyjnego jest białko (polipeptyd), którego funkcja jest w pewnym stopniu pochodną funkcji białek kodowanych przez geny wchodzące w skład takiego połączenia. SNARE – grupa białek należących do dużej rodziny białek transbłonowych. Biorą one udział w rozpoznawaniu i fuzji pęcherzyków z błoną komórkową.

    Struktura czwartorzędowa białka – poziom organizacji na którym można opisać budowę białka. Określa się tu wzajemny układ w przestrzeni oraz sposób połączenia się: Błona komórkowa, plazmolema, plazmolemma (cytolemma, plasmolemma) – półprzepuszczalna błona biologiczna oddzielająca wnętrze komórki od świata zewnętrznego. Jest ona złożona z dwóch warstw fosfolipidów oraz białek, z których niektóre są luźno związane z powierzchnią błony (białka peryferyjne), a inne przebijają błonę lub są w niej mocno osadzone białkowym lub niebiałkowym motywem (białka błonowe).

    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.

    Dodano: 21.10.2008. 17:00  


    Najnowsze