Postępy Biologii Komórki, tom 32, 2005, supl. 23

Streszczenie: Streszczenie: Ptasie przeciwciała IgY stanowią cenne, alternatywne w stosunku do przeciwciał IgG ssaków narzędzie w badaniach, diagnostyce i terapii. Zalety IgY wynikają z ich różnicy strukturalnej i odległości filogenetycznej od przeciwciał IgG. Ptasie immunoglobuliny są z sukcesem wykorzystywanie w testach Western Blot, ELISA, immunoprecypitacji i immunohistochemii. Przeciwciała IgY pozwalają na terapię niektórych chorób bakteryjnych i wirusowych, gdy zawodzi leczenie konwencjonalne. Produkcja ptasich przeciwciał jest prosta, wydajna i mało inwazyjna, gdyż IgY izolowane są z żółtek kurzych jaj. Stosunkowo nieduże zainteresowanie ptasimi przeciwciałami jest wynikiem braku dostatecznej informacji o ich zaletach, technice pozyskiwania i możliwościach zastosowania. Celem tego artykułu jest przedstawienie aktualnej wiedzy o ptasich IgY.

Streszczenie: Zjawiska łączności i izolacji symplastowej są związane z procesem komunikacji międzykomórkowej, w którym istotną rolę pełnią plazmodesmy. Poprzez zmianę stanów konformacyjnych tych struktur możliwa jest albo swobodna wymiana związków niskocząsteczkowych w przypadku otwartych plazmodesm, albo jej całkowite zahamowanie przy ich zamknięciu. Stopień komunikacji międzykomórkowej może być także regulowany poprzez tworzenie nowych plazmodesm oraz likwidację już istniejących. W stanie łączności symplastowej znajdują się komórki pełniące podobne funkcje lub niezróżnicowane. Natomiast, gdy komórki pełnią odrębne funkcje albo rozpoczynają proces różnicowania, pojawia się izolacja symplastowa. Zjawiska łączności i izolacji symplastowej są powszechne w organizmach roślinnych. Występują w tkankach zarówno merystematycznych, jak i w pełni zróżnicowanych. Umożliwienie komunikacji międzykomórkowej w przypadku łączności symplastowej albo wydzielenie pewnych grup komórek dzięki izolacji reguluje procesy wzrostu i rozwoju oraz zapewnia prawidłowe funkcjonowanie dojrzałych struktur roślinnych.

Streszczenie: Alternatywne składanie RNA jest procesem zwiększającym różnorodność powstających transkryptów RNA i w konsekwencji również białek. Szacuje się, że zjawisko to występuje w około 5–30% ludzkich genów. Jest to bardzo złożony proces regulowany przez liczne czynniki wzmacniające lub wyciszające, różne w zależności od lokalizacji tkankowej, wpływające na ostateczny poziom alternatywnego transkryptu. Znane są liczne przykłady białek tworzonych na alternatywnych matrycach, np. ezymów 15-LOb i COX. Alternatywne warianty białek mogą spełniać odmienne funkcje jak w przypadku IL-4. Poznanie mechanizmów alternatywnego składania RNA i ich regulacji budzi nadzieje na wykorzystanie tego procesu do diagnostyki, detekcji predyspozycji genetycznych lub jako celu dla potencjalnej terapii.

Streszczenie: Tlenek azotu (NO) syntetyzowany z L-argininy przez syntazy tlenku azotu jest silnie dyfundującym i reaktywnym związkiem odgrywającym dużą rolę w wielu procesach fizjologicznych i patologicznych. Jeden z tych procesów, apoptoza, odgrywa istotną rolę w przebiegu prawidłowego rozwoju embrionalnego oraz utrzymaniu homeostazy organizmów wielokomórkowych. W niektórych komórkach NO może sprzyjać indukcji apoptozy (efekt pro-apoptotyczny), zaś w innych może hamować apoptozę (efekt anty-apoptotyczny). Efekt końcowy NO zależy od stopnia produkcji związku oraz jego oddziaływania z innymi cząsteczkami, takimi jak: tiole, reaktywne formy tlenu i białka. Długotrwała produkcja NO działa jako czynnik indukujący apoptozę przez uwalnianie cytochromu c z mitochondriów i aktywacji kaspaz, wzrostu ekspresji białka p53, aktywacji kinaz aktywowanych stresem (JNK/SAPK) oraz spadku ekspresji anty-apoptotycznego białka bcl-2. W niskim bądź fizjologicznym stężeniu NO chroni przed apoptozą poprzez uruchomienie szlaków zależnych od cyklicznego guanozyno-5’-monofosforanu (cGMP), wiążących się z aktywacją m.in. kinazy białkowej G (PKG), wzrostem ekspresji anty-apoptotycznych białek bcl-2 i hsp 70 oraz poprzez bezpośrednią S-nitozylację enzymów efektorowych apoptozy – kaspaz. W niniejszej pracy przedstawiono obecny stan wiedzy dotyczący pro- i antyapoptotycznego działania NO.

Słowa kluczowe: apoptoza, tlenek azotu (NO), anion nadazotynowy, cGMP, S-nitrozylacja, kaspazy, bcl-2

Streszczenie: Rozwijające się kończyny kręgowców są powszechnie używanym modelem doświadczalnym do badania mechanizmów różnicowania tkankowego. Metody badawcze oparte na nowoczesnych technikach genetycznych i molekularnych pozwoliły na powtórne przeanalizowanie, i czasami podważenie, długo istniejących hipotez dotyczących rozwoju kończyn u kręgowców. Jedna z nich dotyczy mechanizmu różnicowania się kończyny wzdłuż osi proksymalno-dystalnej (P-D), opartego na obecności tak zwanej Strefy Rozwoju. Wyniki ostatnich badań sugerują inny model różnicowania się wzdłuż tej osi, oparty na tak zwanej predeterminacji. Nowe doświadczenia wykazały też nieoczekiwaną rolę, jaką szlak regulowany przez Sonic hedgehog (Shh) odgrywa w określaniu ilości i tożsamości palców. Wyniki tych prac są dyskutowane w tym artykule.

Słowa kluczowe: embriologia, rozwój kończyn, czynnik wzrostu fibroblastów, Fgf, Shh, Wnt, palce, różnicowanie tkankowe

Wybrane aspekty powstawania organicznej macierzy mineralizowanych tkanek zęba oraz zmiany jej fizjologii spowodowane wpływem endogennej profilaktyki fluorkowej. Część I. Szkliwo

Streszczenie: Rozwój szkliwa rozpoczyna się od sekrecji organicznej macierzy, na którą składają się białka głównie z grupy amelogenin i enamelin. W trakcie dojrzewania szkliwa organiczna macierz podlega procesom proteolitycznej degradacji, a produkty jej rozpadu są sukcesywnie usuwane i zastępowane kryształami hydroksyapatytów tworzącymi pryzmaty szkliwne. Proces sekrecji oraz mineralizacji szkliwa może ulec modyfikacjom na skutek wprowadzenia jonów fluorkowych w postaci endogennej profilaktyki fluorkowej. Bardzo trudno jest określić optymalną dawkę dobową fluoru, której przekroczenie skutkuje zaburzeniami mineralizacji oraz powstawaniem fluorozy zębów. Mechanizm powstawania fluorozy jak dotąd nie został w pełni wyjaśniony, jakkolwiek istnieje coraz więcej potwierdzonych dowodów, iż jest ona efektem zaburzeń w proteolitycznej degradacji białek tworzących organiczną macierz szkliwa. W pracy omówiono najbardziej istotne białka biorące udział w procesie powstawania organicznej macierzy szkliwa oraz wpływ fluoru na metabolizm omawianych białek ze szczególnym uwzględnieniem ich roli w powstawaniu zaburzeń mineralizacji szkliwa.

Wybrane aspekty powstawania organicznej macierzy mineralizowanych tkanek zęba oraz zmiany jej fizjologii spowodowane wpływem endogennej profilaktyki
fluorkowej. Część II. Zębina

Streszczenie: Powstawanie i mineralizacja zębiny przebiega w ściśle określony sposób. Apozycyjne odkładanie zębiny rozpoczyna się od wydzielania przez odontoblasty do przestrzeni zewnątrzkomórkowej kolagenu głównie typu I, będącego główną komponentą organicznej macierzy zębiny i tworzącego swoiste rusztowanie dla kryształów hydroksyapatytów. Mineralizacja zębiny rozpoczyna się od wydzielania bezpośrednio w okolicę tzw. frontu mineralizacji niekolagenowych białek o kwaśnym charakterze mających zdolność tworzenia z włóknami kolagenu wiązań kowalencyjnych, przy jednoczesnym silnym powinowactwie do jonów wapniowych. Dane z piśmiennictwa dowodzą, iż dla prawidłowej mineralizacji zębiny niezbędne jest współdziałanie wszystkich zarówno kolagenowych, jak i niekolagenowych białek biorących udział w tworzeniu organicznej macierzy. Jednym z pierwiastków mogących zaburzać to współdziałanie jest fluor wprowadzony do organizmu np. w postaci tabletek fluorkowych w trakcie tworzenia zębiny. W pracy opisano mechanizm tworzenia organicznej macierzy zębiny z uwzględnieniem najbardziej istotnych białek. Szczególną uwagę zwrócono na etapy w metabolizmie tych białek, na które fluor może wywierać niekorzystny wpływ powodując zaburzenia w prawidłowej mineralizacji zębiny.

Współzależność pomiędzy metylacją cytozyny i modyfikacjami chromatyny

Streszczenie: Genetyczne, biochemiczne i cytologiczne studia na temat metylacji cytozyny w DNA u organizmów eukariotycznych skłaniają do powiązania tego procesu z metylacją histonów, interferencją RNA (RNAi) i modelowaniem struktury chromatyny. Jest również oczywiste, że nie ma pojedynczej drogi objaśniającej powstawanie wszystkich znanych typów metylacji DNA u Eukaryota. W tym artykule zebrano wiedzę na temat kilku powszechnych mechanizmów odpowiedzialnych za kontrolę metylacji DNA.

Słowa kluczowe: metylacja cytozyny, wyciszenie genów, modyfikacje struktury chromatyny

Streszczenie: Uszkodzenie białek wewnątrzkomórkowych lub zakłócenie ich syntezy prowadzi do zaburzeń homeostazy i może spowodować śmierć komórki. Przeciwdziałając tym zmianom komórka indukuje m.in. syntezę białek stresowych. Wysiłek fizyczny, zwłaszcza długotrwały i intensywny, ma cechy oddziaływania stresowego. Można więc przypuszczać, że spowoduje to nasilenie ekspresji białek stresowych, co zostało doświadczalnie potwierdzone. Nie jest jednak w pełni zrozumiałe znaczenie tej reakcji z uwagi na różnorodne funkcje, jakie białka stresowe spełniają w organizmie. Białka stresowe (HSP – heat shock proteins] przejawiają w większości funkcję enzymatyczną, umożliwiającą bezpośrednią ochronę przed ujemnymi skutkami stresu. Biorąc pod uwagę masę cząsteczkową wyróżnia się dwie główne grupy HSP. Grupę białek niskocząsteczkowych i wysokocząsteczkowych. Pierwsza grupa wykazuje głównie działania osłonowe oraz ułatwia degradację uszkodzonych białek. Niektóre z nich, jak HSP27 i HSP40, podnoszą dodatkowo potencjał ochronny innych białek stresowych. Wśród wysokocząsteczkowych HSP wyróżnia się HSP60, HSP70, HSP90. Najbardziej poznaną i u człowieka wydaje się najbardziej istotną jest grupa HSP70. Uczestniczy ona w zapobieganiu agregacji białek, rozwijaniu białek uszkodzonych i nienatywnych oraz w ich usuwaniu, osłonie polipeptydów tworzących się wzdłuż rybosomów i w mechanizmach zapobiegania ujemnym wpływom stresorów na funkcje wewnątrzkomórkowe. Najważniejszą funkcją HSP90 jest współdziałanie w regulacji cytoszkieletu, podczas gdy grupa HSP110 jest czynnościowo związana z HSP70. Aktywność włókien mięśniowych przebiega na tle wpływu na nie różnorodnych mechanicznych i fizjologicznych stresorów. W oddziaływaniu tym powstają różne wewnątrzkomórkowe zmiany, mające także znaczenie adaptacyjne. Wykazano, że czynność mięśni prowadzi szczególnie do zmian HSP27, HSP72 i HSP73. Podczas aktywności włókien mięśniowych występują m.in. objawy stresu oksydacyjnego, w którym powstające reaktywne formy tlenu oddziałują jako drugie przekaźniki. Wpływają one na ekspresję genową, zwłaszcza na czynnik transkrypcyjny NF?B, który kontroluje indukcję apoptozy. W większych stężeniach reaktywne formy tlenu uszkadzają struktury komórkowe, prowadząc do uwolnienia TNF? i do apoptozy lub do zwiększenia Ca2+ w sarkoplazmie, aktywując endonukleazę i w efekcie nekrozę. Indukcja HSP w tej sytuacji wchodzi w skład strategii antyoksydacyjnej, osłaniając mitochondria oraz aktywując leukocytozę i przeciwzapalne cytokiny. Przebieg powyższych reakcji jest uwarunkowany rodzajem wysiłku, jego intensywnością i czasem wykonania i przypuszczalnie jest częścią mechanizmów prowadzących do adaptacji wysiłkowej.

Słowa kluczowe: białka stresowe, wysiłek fizyczny, stres oksydacyjny, apoptoza.

Czynnik indukowany przez hipoksję-1 (HIF-1): budowa, regulacja ekspresji, funkcja oraz rola w progresji nowotworów

Streszczenie: Jednym z głównych komponentów odpowiedzi komórki na brak tlenu jest czynnik transkrypcyjny o charakterze heterodimeru - HIF-1 (z ang. hypoxia inducible factor-1 = czynnik indukowany przez hipoksję). W normoksji HIF-1 jest konstytutywnie produkowany i degradowany przez układ ubikwityny i proteasomu, natomiast ulega stabilizacji i wykazuje aktywność czynnika transkrypcyjnego w warunkach hipoksji. Hipoksja jest typową cechą rosnącego guza nowotworowego, a zwiększona aktywność HIF-1, obserwowana w wielu nowotworach, uważana jest za jeden najważniejszych czynników odpowiedzialnych za aktywację angiogenezy nowotworowej. Dlatego lepsze zrozumienie funkcji HIF-1 może pomóc w stworzeniu nowych terapii przeciwnowotworowych.

Zastosowanie narzędzi bioinformatycznych w badaniu struktury i ekspresji genu oraz budowy i funkcji białka na przykładzie cząsteczki NCAM

Streszczenie: Dynamiczny rozwój nauk przyrodniczych oraz medycyny w dużej mierze zależy od rosnącej ilości zasobów baz danych oraz ich dostępności dla badaczy. Wszystkie ośrodki zajmujące się kolekcjonowaniem sekwencji nukleotydowych i aminokwasowych wymieniają pomiędzy sobą informacje i aktualizują je wzajemnie. Pełną korzyść płynącą z tych zasobów daje dopiero ich odpowiedna analiza. Możliwość taką oferują liczne serwisy bioinformatyczne. Ich tworzeniem zajmuje się szeroka społeczność naukowa, udostępniając niekomercyjnie na stronach internetowych programy pozwalające analizować zgromadzone dane w różnych aspektach. Dla przykładu, o właściwościach biologicznych nerwowej cząsteczki adhezyjnej (NCAM) decydują liczne modyfikacje potranskrypcyjne i potranslacyjne. Podejście bioinformatyczne pozwala ocenić ich znaczenie. Dzięki użyciu programów bioinformatycznych wykazano między innymi, że NCAM ma teoretyczną możliwość obecności od 40 do 46 eksonów, podczas gdy sekwencja genetyczna wskazywała jedynie na obecność 20 eksonów. Stosując program Spidey uzyskano nowe dane o eksonie VASE wykazującym związki z obniżoną plastycznością mózgu. Przy pomocy innych programów okreslono szczegóły powstawania białka NCAM w komórce, jej formy transblonowej i rozpuszczalnej a także jej struktury trzeciorzędowej i możliwych modyfikacji. Wykazano zdolność NCAM do wewnątrzkomórkowej transdukcji sygnału i rolę fosforylacji białka w tym procesie. Zastosowanie dostępnych w internecie narzędzi bioinformatycznych w znacznym stopniu może przybliżyć do lepszego poznania struktury i biologii cząsteczki NCAM. Dzięki czemu staje się możliwe bardziej szczegółowe określenie jej funkcji w organizmie, zarówno w zdrowiu jak i w chorobie.

Słowa kluczowe: bioinformatyka, bazy danych i narzędzia, nerwowa cząsteczka adhezyjna – NCAM, , modyfikacje potranskrypcyjne i potranslacyjne