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

Zaburzenia asymetrycznego rozmieszczenia fosfatydyloseryny w błonie komórkowej – najnowsze teorie

Streszczenie: Asymetryczne rozmieszczenie lipidów błonowych ma ogromne znaczenie dla utrzymania prawidłowej homeostazy komórek, a tym samym i organizmu. Pomimo iż wiele prac ukazało się na temat mechanizmów prowadzących do zachowania asymetrycznego charakteru rozmieszczenia lipidów błonowych, wciąż pojawiają się nowe doniesienia wyjaśniające to ciekawe zjawisko. Szczególnie interesujące wydają się badania dotyczące przemieszczania fosfatydyloseryny w apoptozie. Niniejszy artykuł przedstawia najnowsze teorie dotyczące przemieszczania się fosfatydyloseryny na powierzchnię komórek.

Aktualny stan badań nad neuropeptydami miotropowymi owadów: tachykininy, sulfakininy i FMRFa-pokrewne peptydy

Streszczenie: Neuropeptydy owadów regulują szereg procesów fizjologicznych związanych z rozwojem, rozrodem i behawiorem. Podczas ostatniej dekady zidentyfikowano w tej grupie zwierząt dużą liczbę nowych neuropeptydów o zróżnicowanej funkcji fizjologicznej. Mogą one pełnić rolę neurotransmiterów, neuromodulatorów, a także funkcjonować jak klasyczne hormony. Szereg z nich wykazuje działanie plejotropowe, w tym również aktywność miotropową. W pracy przedstawiono aktualny stan badań nad strukturą pierwszorzędową i aktywnością fizjologiczną trzech grup neuropeptydów miotropowych: tachykininopodobnych peptydów, sulfakinin oraz peptydów z rodziny FMRFamidu (nazwa rodziny pochodzi od tetrapeptydu wyizolowanego z małża Macrocallista nimbosa). Peptydy z tych grup wykazują dużą homologię strukturalną i podobne działanie jak pokrewne peptydy kręgowców.

Słowa kluczowe: owady, neuropeptydy miotropowe, tachykinino-podobne peptydy, sulfakininy, peptydy rodziny FMRF-amidu

Układ opioidowy a odporność wrodzona – badania porównawcze I. Opioidy i receptory opioidowe

Streszczenie: Obecność receptorów, prohormonów i peptydów opioidowych stwierdzono zarówno u zwierząt bezkręgowych, jak i u kręgowców. Porównanie sekwencji nukleotydów i aminokwasów pozwoliło na wysunięcie wniosku, że wszystkie prohormony opioidowe powstały w wyniku kilkakrotnej duplikacji genu kodującego proenkefalinę. Najprawdopodobniej najpierw powstała proopiomelanokortyna, następnie pronocyceptyna, a w wyniku trzeciej i ostatniej duplikacji prodynorfina. Proopiomelanokortyna jest prohormonem hormonu adrenokortykotropowego, melanotropowego, lipotropin i ß-endorfiny. Z proenkefaliny powstają leu- i met-enkefalina, met-enkefalina-Arg6-Gly7-Leu8, met-enkefalina-Arg6-Phe7 oraz peptydy E i F. Prodynorfina jest natomiast prekursorem dynorfin oraz neoendorfin. Oprócz tego w ostatnich latach odkryto jeszcze nietypowe peptydy opioidowe: endomorfiny, nocyceptynę oraz hemorfiny i kazomorfiny. Peptydy opioidowe są naturalnymi ligandami receptorów opioidowych, wśród których wyróżnia się 4 typy: MOR, DOR, KOR, NOR. Analizy porównawcze sekwencji wykazały bardzo wysoką konserwatywność receptorów opioidowych i potwierdziły przypuszczalną kolejność ich ewoluowania: od receptorów KOR, poprzez DOR, aż do najmłodszych receptorów MOR. Ponadto stwierdzono, że organizmy zwierząt w warunkach stresu zdolne są do produkcji opiatów – alkaloidów opioidowych, między innymi morfiny.

Układ opioidowy a odporność wrodzona – badania porównawcze II. Opioidy a odczyn zapalny

Streszczenie: Utrzymanie homeostazy organizmu wymaga sprawnego współdziałania układów odpornościowego, hormonalnego i nerwowego, w tym także układu opioidowego. Opioidy mogą wpływać na funkcjonowanie układu odpornościowego zarówno bezpośrednio poprzez receptory opioidowe zlokalizowane na leukocytach, albo pośrednio poprzez pobudzenie wydzielania kortykosterydów i katecholamin. Leukocyty są również zdolne do syntezy i wydzielania peptydów opioidowych, które działają przeciwbólowo podczas toczącego się odczynu zapalnego. Wiele wyników wskazuje, że podczas zapalenia spełniają one również funkcje immunomodulacyjne, wpływając między innymi na migrację leukocytów, ich aktywność bakteriobójczą czy apoptozę. Badania porównawcze układu opioidowego bezkręgowców i kręgowców wskazują na konserwatywność tego systemu, ale co ciekawe, również zdają się potwierdzać teorię, że opioidy pierwotnie spełniały funkcję przeciwbakteryjną i immunomodulującą, a dopiero wraz ze skomplikowaniem systemu nerwowego i pojawieniem się bólu jako czynnika ostrzegania wyewoluowała ich funkcja przeciwbólowa. Obecna praca stanowi przegląd najnowszej literatury dotyczącej powiązań pomiędzy opioidami a odpornością wrodzoną, w szczególności odczynem zapalnym pojawiającym się zarówno u kręgowców, jak i bezkręgowców.

Streszczenie: Rośliny wykształciły szereg przystosowań do powszechnego w przyrodzie niedoboru fosforu. Szczególnie ważne jest sprawne pobieranie i dystrybucja jonów fosforanowych (Pi) w obrębie rośliny, a także pomiędzy przedziałami komórkowymi. System transportu Pi jest skomplikowany – świadczy o tym liczba i różnorodność transporterów uczestniczących w tym procesie. W pracy szczegółowo scharakteryzowano poznane ostatnio błonowe przenośniki Pi uczestniczące w procesie pobierania fosforanów z podłoża (Pht1), w transporcie Pi z korzenia do pędu oraz w dystrybucji Pi w pędzie (Pht2). Opisano również białka mogące pełnić funkcje transporterów lub ich regulatorów. Ponadto, scharakteryzowano translokatory Pi biorące udział w rozdziale Pi pomiędzy różne przedziały komórkowe (Pht3, pPT).

Degradacja nieprawidłowych transkryptów w komórkach eukariotycznych i prokariotycznych

Streszczenie: Procesy degradujące transkrypty zawierające przedwczesny kodon stop lub w ogóle pozbawione kodonu stop chronią komórki przed powstaniem niefunkcjonalnych, a czasem toksycznych białek. Szlaki degradacji takich mRNA opisano u ssaków, Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans, drożdży i roślin. Etapy degradacji, jak i uczestniczące w tym procesie czynniki białkowe nie zawsze są identyczne u różnych organizmów. Rozpoznanie nieprawidłowych mRNA zależy od przestrzennego oddziaływania pomiędzy składnikami rybosomu zatrzymanego na kodonie stop a białkami wiążącymi się w rejonie 3’UTR transkryptu. Poszczególne czynniki białkowe zaangażowane w degradację mogą też uczestniczyć w innych procesach, takich jak: cykl komórkowy, replikacja czy wyciszanie genów. W komórkach prokariotycznych na straży jakości mRNA stoją cząsteczki tmRNA, które zachowują się jak tRNA i mRNA. Funkcją tmRNA jest rozpoznanie transkryptu bez kodonu stop na rybosomie, dokończenie syntezy wadliwego białka w procesie trans-translacji i przywrócenie rybosomom stanu aktywności. tmRNA naznacza jednocześnie wadliwe mRNA i białko do degradacji.

Słowa kluczowe: transkrypty, kodon stop, translacja, degradacja, NMD, tmRNA

Streszczenie: W związku z coraz częściej pojawiającymi się doniesieniami dotyczącymi obniżenia męskiej płodności, wysunięto szereg hipotez dotyczących przyczyn opisywanych zmian. Zmiany te zaczęto łączyć z obecnością w naszym otoczeniu substancji o działaniu hormonalnym – ksenoestrogenów. Podzielono je na grupy, które obejmują zarówno związki wytworzone przez człowieka, jak i te naturalnie występujące w przyrodzie – fitoestrogeny. Ze względu na fakt, że hormony steroidowe mają wpływ nie tylko na układ płciowy, lecz także na rozwój i prawidłowe funkcjonowanie innych tkanek człowieka i zwierząt istnieje potrzeba poznania związków hormonalnie czynnych, ich potencjału, dróg ekspozycji, zdefiniowania dozwolonych dawek i poznania skutków ich długofalowego działania.

Molekularne mechanizmy aktywności terapeutycznej rytuksymabu – przeciwciała monoklonalnego anty-CD20

Streszczenie: Rytuksymab to chimeryczne przeciwciało monoklonalne skierowane przeciwko antygenowi CD20. Cząsteczka ta występuje tylko na limfocytach B, brak jej na komórkach prekursorowych, a także na komórkach plazmatycznych. Antygen CD20 nie podlega endocytozie, ani nie jest uwalniany z powierzchni komórki. Podanie rytuksymabu wywołuje szybką eliminację limfocytów B z krążenia. Dzieje się to wskutek aktywacji dopełniacza i cytotoksyczności komórkowej zależnej od przeciwciał. Ponadto rytuksymab działa synergistycznie z konwencjonalną chemioterapią, uwrażliwiając komórki na apoptozę, poprzez hamowanie ekspresji białka Bcl-2. Rytuksymab został zarejestrowany przede wszystkim w leczeniu chłoniaków nieziarniczych, lecz spektrum jego zastosowań ciągle się powiększa. Obecnie jest także zarejestrowany do leczenia reumatoidalnego zapalenia stawów, ale wykorzystywany jest również w leczeniu innych chorób o podłożu autoimmunizacyjnym oraz w transplantologii. Dzięki sukcesowi rytuksymabu powstają nowe leki wykorzystujące antygen CD20. Są to m.in. przeciwciała monoklonalne połączone z radioizotopami, całkowicie ludzkie przeciwciała bądź małe peptydy (mimotopy), których celem jest pobudzenie układu immunologicznego do wytworzenia przeciwciał anty-CD20.

Streszczenie: Technologia IS (ImageStream) stanowi nowe narzędzie pomiarowe dla wieloparametrowej analizy komórek. System łączy w sobie cechy cytometru przepływowego oraz mikroskopu fluorescencyjnego współpracującego z nowoczesnym systemem analizy obrazu. Podobnie jak cytometr przepływowy, IS umożliwia analizę wielu obiektów komórkowych oferując statystyczną ich analizę pod kątem podstawowych parametrów fluorescencyjnych. Dodatkowo dzięki zapisowi rzeczywistego obrazu komórek umożliwia ich kompleksową ocenę morfometryczną, a następnie jej korelację z cechami fotometrycznymi komórek. Zgodnie z powyższym, ImageStream jest cytometrem przepływowym „fotografującym” analizowane obiekty i umożliwiającym wieloparametrową ocenę zapisanych obrazów. Stwarza on nowe możliwości zastosowania, szczególnie tam, gdzie cytometr przepływowy nie daje pełnej, pożądanej informacji o charakterystyce badanych obiektów. Celem poniższego artykułu jest przybliżenie systemu osobom pracującym z systemami analizy obrazu komórek oraz cytometrią przepływową, przez podanie w skrócie podstawowych informacji o systemie oraz jego możliwych zastosowaniach.

Słowa kluczowe: ImageStream, cytometria przepływowa, cyfrowa analiza obrazu, morfometria

Streszczenie: a-Synukleina (ASN) jest białkiem bogato reprezentowanym w ośrodkowym układzie nerwowym, szczególnie w części presynaptycznej zakończeń nerwowych. Wśród wielu funkcji przypisuje jej się istotne znaczenie w regulacji funkcji układu dopaminergicznego. W warunkach fizjologicznych ASN, w formie rozpuszczalnej, utrzymuje homeostazę dopaminy (DA) w ośrodkowym układzie nerwowym. ASN reguluje biosyntezę i poziom DA poprzez wpływ na aktywność hydroksylazy tyrozynowej, magazynowanie i uwalnianie DA z pęcherzyków synaptycznych. Ponadto ASN wpływa również na jej wychwyt zwrotny DA za pośrednictwem transportera (DAT). Utrzymanie odpowiedniego stężenia DA w zakończeniach synaptycznych przez wymienione mechanizmy, zabezpiecza przed jej niekontrolowaną przemianą prowadzącą do powstania wolnych rodników. W chorobie Parkinsona obniża się poziom cytozolowej rozpuszczalnej ASN w wyniku jej agregacji i gromadzenia się w postaci ciał Lewy’ego. ASN w formie zagregowanej traci swoje funkcje fizjologiczne i kontrolę nad wewnątrzkomórkowym stężeniem DA. Nadmierne nagromadzenie tego neurotransmitera w cytozolu sprzyja wytwarzaniu wolnych rodników, które uszkadzają białka, lipidy i DNA, co w konsekwencji prowadzi do neurodegeneracji komórek.

Słowa kluczowe: alfa-synukleina, dopamina, choroba Parkinsona, neurodegeneracja

Streszczenie: Heterochromatyna zwana „konstytutywną“ i euchromatyna różnią się rodzajem DNA (sekwencje niekodujące powtórzone tandemowo oraz kodujące unikatowe) oraz modyfikacjami epigenetycznymi, tj. metylacją DNA, histonów H3 i H4, a także ich acetylacją. Metylacje te powodują trwałą kondensację heterochromatyny. Wyciszenie genów w euchromatynie jest spowodowane przez odwracalną jej kondensację, która zachodzi w wyniku epigenetycznych modyfikacji DNA oraz histonów H3 i H4 charakterystycznych dla heterochromatyny. Dane te wskazują, że termin „heterochromatynizacja” powinien być zastąpiony przez „kondensacja euchromatyny”.

Słowa kluczowe: f heterochromatyna, euchromatyna, heterochromatyna fakultatywna, histony H3, H4, metylacja, acetylacja

Genetyczne i molekularne podstawy rozwoju włośników u Arabidopsis thaliana

Streszczenie: Włośniki są wypustkami komórek epidermy korzenia, mają cylindryczny kształt i charakteryzują się wzrostem szczytowym polegającym na odkładaniu nowego materiału budującego błonę i ścianę komórkową w szczycie rosnącej wypustki. Poza zwiększaniem powierzchni chłonnej, pobieraniem wody i soli mineralnych oraz zakotwiczaniem rośliny w podłożu, włośniki biorą udział w tworzeniu interakcji z mikroorganizmami glebowymi, mogą być również miejscem syntezy i wydzielania bioherbicydów. Rozwój włośników jest procesem złożonym, w który zaangażowanych jest wiele białek, enzymów i struktur komórkowych. Można w nim wyróżnić kilka etapów: tworzenie wzoru ryzodermy, inicjację wzrostu poprzez utworzenie bulwki, przejście do wzrostu szczytowego oraz sam wzrost. Jak do tej pory opisano istnienie kilkudziesięciu genów biorących udział w rozwoju włośników, przy czym około 40 z nich zostało scharakteryzowanych pod względem molekularnym. Należą do nich geny kodujące czynniki transkrypcyjne, elementy budulcowe komórki, głównie ściany komórkowej, szereg enzymów z grupy kinaz oraz GTPazy, zaangażowane w przekazywanie sygnałów komórkowych, sterowanie rearanżacjami cytoszkieletu czy kierowanie transportem pęcherzykowym. Ważną rolę w tworzeniu włośników mają również hormony, głównie etylen oraz auksyny. Ze względu na łatwość obserwacji i nierzadko uniwersalność procesów biochemicznych prowadzących do rozwoju włośników, mogą one stanowić doskonały model w studiowaniu różnicowania się komórek. Niniejsza praca stanowi wyczerpujący przegląd dotychczasowej wiedzy na temat genetycznej i molekularnej kontroli rozwoju włośników u modelowej rośliny Arabidopsis thaliana.

Słowa kluczowe: włośniki, Arabidopsis thaliana, różnicowanie komórek, wzrost szczytowy