• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Nowy czujnik rzuca światło na biologię cynku

    02.09.2009. 15:11
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    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.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Siarczan 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 ZnSO4•7H2O. 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. 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 wymagających.

    Huta Cynku Miasteczko Śląskie SA (HCMŚ lub HCM S.A.) – huta z siedzibą w Miasteczku Śląskim należąca do Grupy ZGH Bolesław, producent wyrobów z cynku oraz ołowiu. Huta wytwarza cynk i ołów metodą pirometalurgiczną (tzw. proces Imperial Smelting). Cynk jest produkowany w technologii ISP, a następnie rektyfikowany. Ołów i kadm jest rafinowany. Azotan cynku, Zn(NO3)2 – nieorganiczny związek chemiczny, sól kwasu azotowego i cynku. Jest dobrze rozpuszczalny w wodzie. Występuje w postaci uwodnionej – Zn(NO3)2·H2O.

    Znal – stop cynku z aluminium lub z aluminium i miedzią. Jako dodatki stosuje się również mangan, magnez i tytan. Charakteryzuje go niestałość wymiarowa będąca wynikiem naturalnego starzenia. Nazwa jest skrótowcem utworzonym od symboli podstawowych składników: Zn (cynku) i Al (aluminium). Siarczek cynku, ZnS – nieorganiczny związek chemiczny, sól beztlenowa kwasu siarkowodorowego i cynku na II stopniu utlenienia.

    Proces Sendzimira (nazywany od nazwiska polskiego wynalazcy Tadeusza Sendzimira) – metoda cynkowania blach stalowych, polegająca na zastosowaniu kąpieli z małymi domieszkami aluminium. Metoda polega na zanurzaniu w roztopionym cynku blachy bądź drutu wyżarzonego w wodorze. Proces przebiega w formie ciągłej: surowiec odwija się z rolki i przepuszcza przez piec tunelowy z atmosferą wodoru, a potem - po częściowym ostudzeniu - zanurza się w cynku. Mosiądz – stop miedzi i cynku, zawierający do 40% cynku. Może zawierać dodatki innych metali, takich jak ołów, aluminium, cyna, mangan, żelazo, chrom oraz krzem. Topi się w temp. poniżej 1000 °C (zależnie od gatunku). Powyżej temperatury 907 °C główny składnik stopowy mosiądzu tj. cynk zaczyna parować powodując tworzenie się zgaru.

    Palec cynkowy, motyw palca cynkowego (ang. zinc finger domain) – rodzaj domeny białkowej występującej w białkach wiążących DNA i biorący bezpośredni udział w związaniu cząsteczki kwasu nukleinowego przez białko. Palec cynkowy składa się z dwóch antyrównoległych β-kartek i α-helisy. Obecność jonu cynku (Zn) jest kluczowa dla stabilności domeny – w przypadku jego braku nie dochodzi do powstania wystarczająco dużej domeny posiadającej hydrofobowy rdzeń i przez to funkcjonalnej.

    Mosiądz – stop miedzi i cynku, zawierający do 40% cynku. Może zawierać dodatki innych metali, takich jak ołów, aluminium, cyna, mangan, żelazo, chrom oraz krzem. Topi się w temp. poniżej 1000 °C (zależnie od gatunku). Powyżej temperatury 907 °C główny składnik stopowy mosiądzu tj. cynk zaczyna parować powodując tworzenie się zgaru.

    Octan cynku, (CH3COO)2Znorganiczny związek chemiczny z grupy octanów, sól kwasu octowego i cynku. W postaci krystalicznej występuje jako dwuwodzian. 5% roztwór wodny wykazuje pH 6,0–7,0. Acrodermatitis enteropathica (zespół Brandta, zespół Danbolta-Clossa) – choroba wywołana niedoborem cynku, pojawiająca się u niemowląt wkrótce po odstawieniu od karmienia piersią, charakteryzująca się następującymi cechami:

    Trepça (Trepča) - albań. Trepça, serb. Trepča - osada założona przez saskich górników w roku 1303, jako wieś Trepice ; ośrodek górnictwa cynku, ołowiu oraz srebra w Kosowie (region Mitrovica), na południowych stokach Kopaoniku. Huta ołowiu i cynku.

    Dodano: 02.09.2009. 15:11  


    Najnowsze