Polarny transport auksyny - przełom w badaniach?

Streszczenie: Przełomem w badaniach nad polarnym transportem auksyny okazały się wyniki uzyskane dzięki zastosowaniu technik biologii molekularnej - charakterystyka odpowiednich mutantów, sklonowanie genów AUX1 i PIN, kodujących przypuszczalne nośniki transportu auksyny, kontrolujące dokomórkowy i pozakomórkowy transport tego hormonu. Metodami immunocytochemicznymi wykazano specyficzną, polarną lokalizację tych białek w komórkach łodygi i korzenia rzodkiewnika pospolitego. Stwierdzono także, iż lokalizacja białek PIN może podlegać dynamicznym zmianom (transport pęcherzykowy), a ich rozmieszczenie w plazmalemmie kontrolowane jest przez elementy cytoszkieletu. Dodatkowych informacji na temat polarnego transportu auksyny dostarczyły badania, w których zastosowano jego inhibitory – fitotropiny. Chociaż nie jest do końca wyjaśniony mechanizm polarnego transportu auksyny w foto- i grawitropizmie roślin, w świetle nowych wyników badań, asymetryczny rozkład auksyny w komórkach podczas działania odpowiednich bodźców może być wynikiem ukierunkowanego transportu tego hormonu, regulowanego przez specyficzne zlokalizowane nośniki transportu auksyny.

Słowa kluczowe:  auksyna, polarny transport auksyn, fitotropiny  

Beacon - aktywny biologicznie peptyd związany z występowaniem otyłości

Streszczenie: Beacon (BC) jest nowo odkrytym peptydem, wyizolowanym z podwzgórza piaskówki (Psammomys obesus), któremu przypisuje się rolę w regulacji bilansu energetycznego. Znany jest także pod nazwami ubiquitin- like protein 5 (UBL5) i homologous to ubiquitin (Hub 1). Jego obecność obserwuje się w niemalże wszystkich badanych tkankach. Gen beacon charakteryzuje się wysoką konserwatywnością międzygatunkową. Jego ekspresja w podwzgórzu jest proporcjonalna do poziomu glukozy i insuliny oraz do procentowej zawartości tłuszczu i do masy ciała u zwierząt gatunku Psammomys obesus. Dokomorowa infuzja peptydu beacon powoduje zwiększenie ilości pobieranego pokarmu, wzrost masy ciała oraz zwiększenie ekspresji neuropeptydu Y (NPY) w podwzgórzu w sposób zależny od dawki. Jednoczesna infuzja BC i NPY powoduje zwiększenie ilości pobieranego pokarmu i wzrost masy ciała w większym stopniu niż podawanie tych peptydów osobno. Podanie beaconu tą drogą nie ma wpływu na wydatkowanie energii, aktywność fizyczną ani na metabolizm substratów energetycznych, zwiększa natomiast ilość pokarmu pobieranego przez zwierzęta. Przyrost masy ciała zwierząt, którym podawano BC, spowodowany jest powiększeniem masy tkanki tłuszczowej. W badaniach wpływu tego peptydu na rozwój postnatalny piaskówki wykazano, iż różnice w poziomie ekspresji tego genu oraz poziomu insuliny i glikemii są znaczne już w 4. tygodniu, zanim jeszcze ujawni się nadwaga. Różnice masy ciała są widoczne od 8. tygodnia od narodzin. Beacon ma ponadto zdolność specyficznego silnego wiązania z trzema białkami należącymi do podrodziny kinaz, nazywanej cdc2/cdc28-like kinases (CLKs). Beacon nie jest jednak substratem dla tych enzymów. Mechanizm działania i funkcja tego peptydu pozostają niewyjaśnione.

Słowa kluczowe: beacon, Psammomys obesus, regulacja bilansu energetycznego, otyłość, cukrzyca typu II.  

Wykorzystanie małych interferujących  RNA  do hamowania ekspresji genów w komórkach ssaków

Streszczenie: Możliwość zablokowania ekspresji wybranych genów wzbudza ogromne nadzieje w terapii nieuleczalnych jak dotąd schorzeń, takich jak: choroby neurodegeneracyjne, autoimmunologiczne i nowotworowe. Cząsteczka RNA ze względu na swoje właściwości biochemiczne stanowi obiecujące narzędzie terapeutyczne. Odkrycie zjawiska interferencji RNA (RNAi) zapoczątkowało nowe badania dotyczące hamowania ekspresji wybranych genów przez małe interferujące RNA (siRNA) w komórkach ssaków. Technika ta wykorzystuje naturalny proces wyciszania ekspresji genów zależny od dwuniciowego RNA. Rybonukleaza o aktywności RNazy III, w komórkach ludzkich zwana Dicer, degraduje dwuniciowe, liniowe fragmenty RNA do siRNA. Następnie dochodzi do powstania rybonukleinoproteinowego kompleksu zwanego RISC. Kompleks RISC wykazuje aktywność helikazy, jak również endo- i egzonukleazy. Antysensowna nić siRNA zlokalizowana w obrębie RISC rozpoznaje komplementarne sekwencje w obrębie mRNA. Następnie dochodzi do endonukleolitycznej degradacji mRNA w regionie komplementarnym do antysensownej nici siRNA. Blokowanie ekspresji wybranych genów przez interferencję  RNA można osiągnąć wprowadzając do komórek ssaków syntetyzowane chemicznie lub uzyskane metodą transkrypcji in vitro odcinki RNA o sekwencji odpowiadające siRNA. Możliwa jest również synteza siRNA in vivo na matrycy wektora pod kontrolą promotora U6 lub H1 RNA polimerazy III (Pol III). Zaprojektowane sekwencje mogą mieć charakter palindromów rozdzielonych pętlą. Sekwencje te tworzą struktury typu spinki (shRNA), które rozpoznawane są przez enzym Dicer i degradowane do siRNA. Wiele cech opisanego zjawiska RNAi, a zwłaszcza selektywość substratowa wzbudza duże nadzieje na wykorzystanie go nie tylko do badań podstawowych. Aby zjawisko RNAi znalazło zastosowanie w medycynie, muszą zostać wyjaśnione jego podstawy biochemiczne, których zrozumienie pozwoli dokonywać jednoznacznego wyboru sekwencji docelowych dla siRNA.

Słowa kluczowe: kosupresja, interferencja RNA (RNAi), posttranskrypcyjne wyciszanie ekspresji genów (PTGS), transkrypcyjne wyciszanie ekspresji genów (TGS), małe interferujące RNA (siRNA), kompleks RISC (RISC), RNA o strukturze spinki (shRNA)  

Wirusowe strategie w terapii genowej ze szczególnym uwzględnieniem wektorów konstruowanych z wirusów związanych z adenowirusami (AAV)

Streszczenie: Terapia genowa może być wykorzystana w leczeniu wielu chorób - nowotworów, AIDS czy zaburzeń sercowo-naczyniowych. Jej ograniczone aplikacje kliniczne wynikają przede wszystkim z trudności związanych z wprowadzaniem genów do tkanek i uzyskaniem w nich efektywnej ekspresji. Jak dotąd większość protokołów terapii genowej wykorzystuje system wirusowy. Coraz częściej rozpatruje się możliwość zastosowania wektorów konstruowanych z wirusów związanych z adenowirusami (adeno-associated virus, AAV). Wektory AAV wydajnie infekują komórki dzielące się, jak i nie dzielące się, integrują do genomu gospodarza. Szereg prac eksperymentalnych wskazuje, iż wektory AAV mogą być pomocne w transferze terapeutycznych genów do komórek mięśni, wątroby, do neuronów czy  guzów nowotworowych.

Słowa kluczowe: wektory wirusowe, terapia genowa  

Zmienność ferrytyny w stanach  patologicznych

Streszczenie:  Ferrytyna pełni istotną funkcję we wszystkich żywych organizmach, utrzymując żelazo w dostępnej i nieszkodliwej formie. Jej synteza jest ściśle regulowana zarówno na etapie transkrypcji, jak i translacji, a na jej ekspresję wpływa wiele czynników. Utrzymanie prawidłowego poziomu tego białka jest istotne dla funkcjonowania organizmu i stanowi swego rodzaju wskaźnik stanu zdrowia. Autorzy, omawiając wyniki prowadzonych w ostatnich latach badań nad zmiennością składu podjednostek tego białka u pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów i chorobą Stilla o początku w wieku dorosłym, a także z zaburzeniami jego biosyntezy u chorych z zespołem dziedzicznej zaćmy związanej z hyperferrytynemią i nowotworami, odpowiadają na pytanie, czy istnieje prosta zależność między stanem zdrowia a zawartością ferrytyny w organizmie oraz czy zmiana kompozycji podjednostek tego białka lub ich modyfikacja może wskazywać na konkretną jednostkę chorobową.

Słowa kluczowe: ferrytyna, nowotwory, niedokrwistość, reumatoidalne zapalenie stawów, choroba Stilla o początku w  wieku dorosłym, zespół dziedzicznej zaćmy związanej z hyperferrytynemią  

Receptor NKG2D i jego ligandy

Streszczenie: Komórki efektorowe układu immunologicznego są w stanie rozpoznawać komórki zakażone, transformowane i jak się niedawno okazało, komórki poddane różnego rodzaju stresom. Jednym ze sposobów rozpoznawania tych ostatnich jest identyfikacja indukowanych stresem cząsteczek powierzchniowych. Najlepiej poznanym receptorem uczestniczącym w tego typu reakcjach jest receptor lektynowy typu C o nazwie NKG2D obecny na komórkach NK, limfocytach Tgd, CD8+ limfocytach Tab oraz makrofagach. Opisano 4 rodziny ligandów dla NKG2D. Są to ludzkie cząsteczki MIC A i B (niekiedy określane również jako MICA i MICB) oraz ULBP, a także mysie RAE-1 i H60. Cząsteczki te nie wykazują bliskiego pokrewieństwa, choć wszystkie można określić mianem nieklasycznych białek MHC klasy I. Wszystkie za wyjątkiem ULBP, którego regulacja ekspresji jest bardziej skomplikowana i niedostatecznie poznana, pojawiają się w dużych ilościach na komórkach uszkodzonych stresem (np. cieplnym lub oksydatywnym), zakażonych i transformowanych. Rozpoznanie ich przez receptor NKG2D prowadzi do przekazania sygnału kostymulującego lub aktywacji komórek układu odpornościowego i reakcji cytotoksycznej. Zjawiska związane z funkcjonowaniem indukowanych immunologicznego ligandów receptorów aktywujących układu stanowią potencjalnie podstawę dla nowych rozwiązań w immunoterapii nowotworów.

Słowa kluczowe: NKG2D, MIC, ULBP, komórki NK  

Ekspresja genów dysmutazy ponadtlenkowej w stanie stresu oksydacyjnego

Streszczenie: W pracy opisano strukturę genów dysmutazy ponadtlenkowej (SOD) i przedstawiono najnowsze wiadomości na temat ich ekspresji, ze szczególnym uwzględnieniem mechanizmów regulacji ekspresji genu MnSOD w stanie stresu oksydacyjnego.

Słowa kluczowe:  dysmutaza ponadtlenkowa, stres oksydacyjny, ekspresja, czynniki transkrypcyjne  

Molekularne mechanizmy działania cytokinin

Streszczenie: Cytokininy są hormonami roślinnymi, które stymulują podziały oraz różnicowanie się komórek. W ostatniej dekadzie, genetyczna i molekularna analiza mutantów dostarczyła cenny wkład w poznanie molekularnego mechanizmu działania tej klasy hormonów. W prezentowanej pracy podsumowano rezultaty badań zmierzających do poznania składników oraz zasad percepcji i funkcjonowania szlaku transdukcji sygnału cytokininowego w komórce roślinnej. Do tej pory zidentyfikowano kilka białek wiążących cytokininy: CKI1, CRE1, AHK2/3/4, które najprawdopodobniej pełnią rolę receptorów tych hormonów oraz poznano kodujące je geny. Wspólną cechą receptorów jest to, że białka te mają katalityczną aktywność kinazy histydynowej. Zaproponowany szlak transdukcji sygnału cytokininowego przypomina bakteryjny dwuskładnikowy układ odpowiedzi i opiera się na przenoszeniu grupy fosforanowej pomiędzy białkowymi składnikami. Poznano budowę i funkcję białek AHP, które pośredniczą w przenoszeniu sygnału cytokininowego na teren jądra komórkowego. Stwierdzono, że geny kodujące białka ARR tzw. regulatory odpowiedzi pełnią funkcję genów wczesnej odpowiedzi, których indukcja generuje typowe reakcje komórek roślinnych na cytokininy. Ostatnie postępy w badaniach cyklu komórkowego wskazały, że fitohormony te pełnią kluczową rolę w regulacji cyklu komórkowego, a mechanizm ten opiera się na indukcji ekspresji genu kodującego cyklinę D3. Poznanie, w jaki sposób zachodzi percepcja i przekazywanie sygnału cytokininowego przez komórkę, pozwoli zrozumieć wpływ tych hormonów na procesy biochemiczno-fizjologiczne roślin.

Słowa kluczowe: cytokininy, receptory, szlak transdukcji sygnału cytokininowego, geny wczesnych odpowiedzi, kinaza histydynowa, regulatory odpowiedzi, cyklina D3  

Sieci perineuronalne – zagadkowe struktury w układzie nerwowym

Streszczenie: Macierz zewnątrzkomórkowa w układzie nerwowym jest złożoną siecią makrocząsteczek, która nie tylko tworzy zrąb dla elementów komórkowych, ale również bierze udział w regulacji wielu procesów fizjologicznych, takich jak migracja, proliferacja, adhezja i różnicowanie się komórek. Jej szczególną postacią, powstałą na skutek agregacji pewnych elementów, są sieci perineuronalne. Są to siatkowate struktury, zbudowane z glikoprotein oraz proteoglikanów, otaczające perikariony i proksymalne dendryty niektórych neuronów, występujące w całym centralnym układzie nerwowym. Rola tych struktur nie jest jeszcze w pełni poznana, jednak wiadomo, że regulują one wzrost zakończeń nerwowych, biorą udział w procesach plastyczności neuronalnej oraz najprawdopodobniej działają ochronnie w procesach neurodegeneracyjnych i zapalnych.
Słowa kluczowe: sieci perineuronalne, macierz zewnątrzkomórkowa, proteoglikany.  

Zaburzenia rozwojowe i dysfunkcja gonad spowodowane nieprawidłowym działaniem hormonów warunkujących rozwój męskiego układu płciowego

Streszczenie: Rozwój męskiego układu płciowego indukowany i kontrolowany jest przez hormony produkowane w różnicującej się gonadzie. Niewrażliwość na androgeny, spowodowana mutacją receptora AR, czy brak aktywności 5a-reduktazy konwertującej T do DHT, są powodem nieprawidłowości rozwojowych i często przyczyną męskiej niepłodności. Podobne w skutkach efekty wywołuje brak estrogenów, wynikający z mutacji genu aromatazy cytochromu P450 oraz zespół oporności na te hormony, spowodowany mutacją genu receptorów estrogenowych. Jak wykazują liczne badania doświadczalne, estrogeny oddziałujące na płody lub noworodki zwierząt płci męskiej, mogą być powodem nieprawidłowości rozwojowych, wynikających z zaburzenia równowagi w ilościach androgenów do estrogenów. Znaczna liczba doniesień dokumentujących dysfunkcję układu płciowego mężczyzn, wzrastającą liczbę przypadków występowania jego wad rozwojowych oraz fakt, że w ostatnich 50 latach liczba plemników w ejakulacie mężczyzn zmniejszyła się przynajmniej o połowę, potwierdza hipotezy, że również hormony środowiskowe mogą zaburzać rozwój męskiego układu płciowego i jego funkcję, ujawniającą się niekiedy dopiero po osiągnięciu dojrzałości płciowej.

Słowa kluczowe:   rozwój męskiego układu płciowego, androgeny, estrogeny, hormony środowiskowe  

Poliaminy w chloroplastach

Streszczenie: Poliaminy wykryto w chloroplastach m.in. Euglena gracilis, Helianthus tuberosus, szpinaku i kukurydzy. Przy wykorzystaniu metody HPLC wykryto obecność trzech głównych poliamin putrescyny, spermidyny i sperminy w błonach tylakoidowych liści szpinaku. Poliaminy te były kowalentnie związane z centrum reakcji PSII i kompleksem chlorofil a/b białko stanowiącym główną antenę PSII - LHCII. Specyficzna lokalizacja chloroplastowych transglutaminaz, enzymu stymulowanego jonami wapnia i światłem i katalizującego wiązanie się poliamin do białek tylakoidów i stromy sugeruje rolę tych związków w procesie fotosyntezy. Substratami dla transglutaminaz z Helianthus tuberosus były głównie białka LHCII kompleksu chlorofil a/b-białko oraz  białka CP24, CP26, CP29 – kompleksów chlorofilowo-białkowych przekazujących energię wzbudzenia i duża podjednostka karboksylazy/oksygenazy 1,5-bisfosforybulozy, enzymu występującego w stromie.

Słowa kluczowe: poliaminy, chloroplasty, transglutaminazy.  

Szlaki sygnałowe aktywowane przez fitochromy, roślinne receptory światła czerwonego i dalekiej czerwieni

Streszczenie: Fitochromy są roślinnymi, cytoplazmatycznymi fotoreceptorami światła czerwonego i dalekiej czerwieni, które w odpowiedzi na określony bodziec świetlny ulegają fotokonwersji do aktywnej formy Pfr i migrują do jądra. Wyniki najnowszych badań pokazują, że fitochromy mogą fosforylować szereg białek (PKS1, Aux/IAA, kryptochromy, NDPK2) bądź w wyniku bezpośrednich oddziaływań z odpowiednimi białkami jądrowymi (PIF3, HFR1/REP/RSF1, PIF4, ELF3, ARR4) uczestniczą w regulacji trankrypcji genów. Sklonowano też szereg genów kodujących białka funkcjonujące w szlakach aktywowanych przez PhyA lub PhyB, gdzie grają rolę pozytywnych lub negatywnych regulatorów fotomorfogenezy i zegara wewnętrznego. Stosunkowo duża liczba białek (COP1, sygnałosom COP9, COP10) uczestniczy w regulowanej przez światło ubikwitynacji oraz degradacji w proteasomach białek regulujących transkrypcję (HY5, HYH, LAF1).

Słowa kluczowe:  fitochrom, szlaki sygnałowe, regulatory transkrypcji, mutanty cop/det/fus, sygnałosom COP9/CSN, ligazy E3.  

Merlin(a) - czarodziej  wśród  supresorów nowotworzenia

Streszczenie: Merlina jest wyjątkowym białkiem. Uczestniczy zarówno w regulacji cyklu komórkowego jako supresor nowotworzenia, jak i  w kształtowaniu struktur cytoszkieletu. W strukturze merliny wyróżnia się globularną domenę FERM, występującą w wielu rodzinach białek o różnej funkcji i helikalny fragment C-końcowy. Aktywność merliny jest regulowana przejściami między formą otwartą a zamkniętą, w której domena FERM oddziałuje z fragmentem C-końcowym. Merlina w formie otwartej bierze udział w oddziaływaniach z wieloma białkami adhezyjnymi, strukturalnymi i regulatorowymi, a w formie zamkniętej z białkiem CD44, co prawdopodobnie decyduje o jej właściwościach supresorowych. Mechanizm supresji z udziałem merliny pozostaje nadal niewyjaśniony. Zaproponowane modele wskazują na udział merliny w tworzeniu pętli zwrotnej szlaku sygnałowego małych GTPaz i udział w inhibicji kontaktowej.

Słowa kluczowe:  nerwiakowłókniakowatość typu 2, NF2, merlina, supresor nowotworowy  

Fizjologiczna i molekularna odpowiedź rośliny na stres dehydratacyjny

Streszczenie: Dehydratacja komórek jest następstwem występowania w środowisku takich czynników abiotycznych,  jak: susza, wysokie zasolenie gleby oraz niska temperatura. W odpowiedzi w roślinie zachodzi szereg zmian na poziomie fizjologicznym oraz molekularnym. Następuje synteza różnego rodzaju związków organicznych, określanych jako substancje kompatybilne, które obniżając potencjał wody zapobiegają jej wypływowi z komórki, a także pełnią funkcje ochronne dla białek i błon. Należą do nich rozpuszczalne cukry, niektóre aminokwasy, kwasy organiczne oraz osmoprotektanty i białka protekcyjne. Dostosowanie metaboliczne do warunków stresu jest również związane ze zmianami w ekspresji wielu genów. Geny te kodują białka enzymatyczne należące do różnych szlaków metabolicznych (desaturazy, glukozylotransferaza, dysmutaza ponadtlenkowa, MAP kinazy), białka hydrofilowe (dehydryny, osmotyny), a także czynniki transkrypcyjne oddziałujące ze specyficznymi sekwencjami regulatorowymi w promotorach genów transkrybowanych podczas stresu. Wyróżnia się cztery główne kaskady regulacji ekspresji genów: dwa szlaki ABA-zależne oraz dwa ABA-niezależne. Podczas suszy aktywowane są obydwa rodzaje, a pod wpływem niskiej temperatury uruchamiana jest tylko kaskada ABA-niezależna.

Słowa kluczowe:dehydratacja, substancje kompatybilne, białka hydrofilowe, szlak ABA-zależny i ABA-niezależny.