• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Prosty sposób na ułożenie białek na swoim miejscu

    05.05.2010. 20:12
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Unijni naukowcy odkryli prostą sztuczkę, dzięki której białka w komórkach mogą zostać prawidłowo rozmieszczone. Co więcej zespół wykazał, w jaki sposób odkrycie może przyczynić się do opracowania nowych metod leczenia nowotworów. Badania, których wyniki opisano w dwóch artykułach opublikowanych w czasopismach Cell i Nature, zostały sfinansowane z unijnego grantu Marie Curie.

    Bez systemu kontrolującego ich rozmieszczenie białka miałyby tendencję do równomiernego rozlokowywania się w komórce. Zatem w jaki sposób komórki radzą sobie z umieszczeniem białek, tam gdzie są one potrzebne? Zespół naukowców pod kierunkiem Herberta Waldmanna i Philippe'a Bastiaensa z Instytutu Fizjologii Molekularnej im. Maxa Plancka (MPI) w Niemczech wykorzystał najnowsze techniki mikroskopowe do śledzenia w czasie rzeczywistym transportu białek w żywych komórkach.

    Naukowcy skoncentrowali się na białkach, które muszą dotrzeć do zewnętrznej błony komórki. W tych białkach, w procesie zwanym "palmitoilacją", umieszczane są kwasy tłuszczowe pełniące niejako rolę etykiety z adresem. Wyniki badań pokazały, że palmitoilacja zachodzi w części komórki nazywanej aparatem Golgiego. Białka poddane palmitoilacji są przenoszone do błony komórkowej na powierzchni malutkich pęcherzyków, które są odrywane od aparatu Golgiego.

    Jednakże wnętrze komórki jest pełne różnego rodzaju błon i czasami białka po palmitoilacji nie docierają do miejsca swojego przeznaczenia, tylko przyczepiają się do nieodpowiednich błon. W takim przypadku specjalne enzymy usuwają kwasy tłuszczowe z białka (w procesie zwanym "depalmitoilacją"), uwalniając białko, które wówczas pływa swobodnie po komórce. Ostatecznie białko jest przechwytywane przez aparat Golgiego i proces rozpoczyna się ponownie.

    To rodzi pytanie, w jaki sposób aparat Golgiego rozpoznaje białka, które muszą zostać umieszczone na błonie komórkowej. Odpowiedź jest zaskakująco prosta. Na poziomie podstawowym białka są zbudowane z łańcuchów komponentów zwanych aminokwasami. Jeżeli na powierzchni białka dostępna jest cysteina to wyposażane jest ono w etykietę adresową z kwasów tłuszczowych.

    "Odkrycia te są milowym krokiem. Zmienią sposób prowadzenia badań w dziedzinie biologii komórkowej" - zauważa profesor Bastiaens. "Aby zrozumieć życie musimy, jako naukowcy, zrozumieć zasady, według których życie funkcjonuje. Koncentrowanie się na wielu różnych ścieżkach sygnalizacyjnych w komórce nie jest w sumie zbyt pomocne."

    Ponadto zespół już wykazał, w jaki sposób można wykorzystać jego odkrycia do poszukiwania nowych metod leczenia nowotworów. Molekuła sygnalizująca Ras jest białkiem poddawanym palmitoilacji, które w przypadku zmutowania może wywołać nowotwór. Molekuła ta działa wyłącznie wtedy, kiedy jest osadzona w błonie komórkowej. Całkowite wyłączenie jej powoduje, że nawet zdrowe komórki umierają, zatem naukowcy przyjęli odmienne podejście.

    Jak już wcześniej wspomniano każde białko poddane palmitoilacji, w tym także Ras, może przyczepić się do nieprawidłowej błony. Kiedy molekuła Ras przyczepi się do nieprawidłowej błony, enzym o nazwie APT1 (ang.: acyl protein thioesterase 1) odcina marker lipidów i uwalnia Ras, umożliwiając jej powrót do systemu transportu. Naukowcy stworzyli molekułę inhibitorową o nazwie palmostatin B, która blokuje działanie APT1.

    Wówczas, kiedy molekuła Ras trafi na nieprawidłową błonę, jest tam skutecznie blokowana. Doprowadza to z czasem do losowego rozmieszczenia molekuł Ras na różnych błonach komórki. Zważywszy na fakt, że molekuła Ras jest naprawdę szkodliwa wyłącznie wtedy, kiedy przyczepi się do zewnętrznej błony komórki, powtórne rozmieszczanie białek w ten sposób ogranicza sygnalizację Ras i powoduje, że komórki nowotworowe zaczynają wracać do zdrowia.

    "To było całkowicie nowatorskie podejście i tak naprawdę wbrew zdrowemu rozsądkowi. Dlatego zarzucono tę ścieżkę w badaniach farmaceutycznych" - wyjaśnia profesor Waldmann. "My z kolei postąpiliśmy w sposób następujący: zamiast hamować kierowany transport z aparatu Golgiego, wspomogliśmy losowe rozmieszczanie w komórce."

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Wiropeksja to sposób wirusów wnikania do komórki. Polega on na wykorzystaniu naturalnych mechanizmów komórki. W przypadku wirusa, kiedy przyłącza się on do komórki, ta "wyczuwając" znane jej białko wpuszcza agresora do cytoplazmy, dzięki czemu wirus może zaaplikować się w jej wnętrzu. Wirus ma białko takie samo jak komórka tylko na "wystających nitkach". To dzięki nim może wniknąć do środka komórki. Gdy owe "niteczki" zostaną na powierzchni komórki, w jej środku rozpoznawalne zaczyna być obce białko, które komórka niszczy. W ten sposób wirus "wpuszcza" do jądra komórkowego swój materiał genetyczny, który może się ulotnić z niszczonego przez komórkę kapsydu. Białka szoku cieplnego (HSP – ang. Heat shock proteins) – grupa białek, których ekspresja wzrasta, kiedy komórki są narażone na działanie czynników stresowych, m.in. podwyższonej temperatury, ale również niskiej temperatury, stresu solnego, osmotycznego i metali ciężkich. Produkcja HSP może wzrastać także w odpowiedzi na infekcje, zapalenie, działanie toksyn, promieniowanie UV, głodzenie, niedotlenienie itp. Część HSP jest produkowana w komórce cały czas. Klatryna – białko odkryte i wyizolowane po raz pierwszy przez Barbarę Pearse w 1975 roku, jako główny składnik struktury opłaszczającej jamki klatrynowe, (ang.) clathrin pits, czyli wpuklenia błony komórkowej komórek eukariotycznych, będących miejscami endocytozy klatryno-zależnej. Klatryna jest także składnikiem płaszcza pęcherzyków transportujących powstałych w tym procesie endocytozy. Podobny proces, to jest formowania i odpączkowywania pęcherzyków opłaszczonych klatryną, zachodzi także w innych organellach komórkiaparacie Golgiego i w związanych systemach przedziałów błonowych.

    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. 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.

    RB (pRb, Rb) – białko kodowane przez gen supresorowy RB1. Gen RB1 jest zmutowany w wielu typach nowotworów człowieka. Nazwa białka RB pochodzi od siatkówczaka (retinoblastoma), nowotworu spowodowanego mutacjami w obydwu allelach kodującego białko genu RB1. Białko RB w komórkach jest obecne zazwyczaj jako fosfoproteina, i jest substratem reakcji fosforylacji przeprowadzanej przez liczne białka enzymatyczne z rodziny kinaz. Udowodnioną funkcją białka RB jest zapobieganie podziałowi komórki przez zatrzymanie cyklu komórkowego. Niefunkcjonalne białko RB nie zapobiega podziałom komórek, stąd udowodniony związek między mutacjami z utratą funkcji w genie RB1 a niekontrolowanymi podziałami komórek nowotworu. 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).

    CD7 (ang. cluster of differentiation 7) – białko występujące na powierzchni tymocytów i dojrzałych limfocytów T, odgrywające zasadniczą rolę we wczesnym rozwoju limfocytów . Cząsteczka CD7 jest kodowana przez gen o tej samej nazwie zlokalizowany na chromosomie 17 (lokacja 17q25.2-25.3) . W niektórych typach białaczek komórki tracą ekspresję CD7, co chroni komórki nowotworowe przed apoptozą i z tego względu jest związane ze złym rokowaniem . Kinazy białkowe – grupa kinaz, których substratami są białka. Enzymy te przeprowadzają reakcję fosforylacji cząsteczki specyficznego dla danej kinazy białka. Fosforylacja zwykle prowadzi do zmiany konformacji cząsteczki białka i, w konsekwencji, zmiany jego aktywności, zdolności do wiązania się z innymi białkami albo przemieszczenia cząsteczki w obrębie komórki. Do 30% białek podlega regulacji na tej drodze; większość szlaków metabolicznych komórki, zwłaszcza sygnalizacyjnych, angażuje enzymy z grupy kinaz białkowych. W ludzkim genomie zidentyfikowano kilkaset genów kodujących sekwencje aminokwasowe kinaz białkowych (około 2% wszystkich genow). Funkcja kinaz białkowych podlega wielostopniowej regulacji, również angażującej kinazy i fosfatazy białkowe; fosforylacja białka kinazy może zwiększać albo zmniejszać jej aktywność. Białka aktywatorowe lub inhibitorowe przez przyłączanie się do domen regulatorowych kinaz również wpływają na ich aktywność. Niektóre kinazy posiadają domenę regulatorową, którą same mogą fosforylować (autofosforylacja albo cis-fosforylacja).

    Dodano: 05.05.2010. 20:12  


    Najnowsze