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

Streszczenie: alektyna-3 (gal-3) należy do rodziny wiążących b-galaktozydy lektyn zwierzęcych i jest jedynym przedstawicielem galektyn typu chimerowego. Zbudowana jest z dwóch strukturalnych domen: domeny N-końcowej zawierającej miejsce fosforylacji i szereg powtórzeń 9-aminokwasowego łańcucha bogatego w Pro, Gly, Tyr i Glu, oraz domeny C-końcowej, w której obrębie występuje sekwencja rozpoznająca węglowodany. W genomie ludzkim gal-3 kodowana jest przez pojedynczy gen – LGALS3 zlokalizowany na chromosomie 14, zbudowany z sześciu egzonów i pięciu intronów. Gal-3 może występować zarówno w cytozolu, jak i jądrze komórkowym. Gal-3 zaangażowana jest w wiele biologicznie istotnych procesów, tj. adhezję międzykomórkową oraz adhezję do składników ECM, obróbkę mRNA, wzrost i różnicowanie komórek, cykl komórkowy, sygnalizację komórkową, apoptozę i angiogenezę. Gal-3 bierze udział w regulacji odpowiedzi odpornościowej, wzroście nowotworu i przerzutowaniu. Różnorodność funkcji pełnionych przez gal-3 wiąże się ze znaczną liczbą ligandów, z którymi oddziałuje. Pomimo że gal-3 syntetyzowana jest w cytoplazmie i nie ma żadnej sekwencji sygnalnej, istnieją dowody eksperymentalne świadczące o jej zewnątrzkomórkowej lokalizacji. Rozmieszczenie lektyny wiąże się z szeregiem różnych funkcji, jakie może ona pełnić w komórce.

Streszczenie: Gal-3 wykazuje podobieństwo w budowie strukturalnej do białka Bcl-2, znanego supresora apoptozy. Gal-3 może jednak stanowić zarówno pro-, jak i antyapoptotyczny czynnik w zależności od typu komórki, jej kondycji oraz natury stymulatora (induktora) programowanej śmierci, który na nią działa. Gal-3 początkowo określana jako białko wiążące immunoglobuliny E (ang. IgE-binding protein) jest lektyną pro-zapalną. W odpowiedzi na działanie wielu czynników zapalnych pewne komórki produkują i wydzielają duże ilości gal-3. Funkcje, jakie pełni gal-3 w komórce, sugerują jej ważną rolę w poszczególnych stadiach progresji nowotworowej i przerzutowaniu. Jak wynika z wielu doniesień gal-3 może być obiecującym celem dla terapii nowotworowej, a jej inhibitory mogą zostać użyte jako czynniki antynowotworowe i hamujące proces przerzutowania. Z drugiej strony, zewnątrzkomórkowa gal-3 może być użyteczna jako diagnostyczny i prognostyczny marker.

Słowa kluczowe: gal-3, apoptoza, adhezja, nowotwory, odpowiedź immunologiczna

Streszczenie: W komórkach drożdży i ssaków RNA ulegają degradacji w złożonych mechanizmach zachodzących w cytoplazmie, jądrze i mitochondriach. Procesy degradacji wadliwych transkryptów z przedwczesnym kodonem stop lub pozbawionych kodonu stop zapobiegają syntezie niefunkcjonalnych, a także potencjalnie szkodliwych białek. U drożdży Saccharomyces cerevisiae opisano mechanizm, w którym degradacji ulegają cząsteczki mRNA zawierające strukturę typu ramię-pętla. W komórkach eukariotycznych transkrypty zawierające w rejonie 3' UTR sekwencje bogate w adeninę i uracyl charakteryzują się krótkim okresem półtrwania. Sekwencje te regulują stężenie transkryptów w komórce. W degradacji mRNA w jądrze komórkowym drożdży uczestniczą: wieloenzymatyczny egzosom jądrowy, egzonukleaza Rat1p oraz heterodimeryczny kompleks białkowy wiążący czapeczkę. Mitochondrialne RNA ulegają trawieniu z udziałem degradosomu mitochondrialnego (mtEXO). Interferencja RNA polega na degradacji mRNA zależnej od dwuniciowego RNA. Układ 2-5A/RNaza L hamuje replikację RNA-wirusów.

Słowa kluczowe: degradacja mRNA, ciałka P, egzosom, NMD, NSD, NGD, AMD, DRN, degradosom mitochondrialny, interferencja RNA, układ 2-5A/RNaza L

Stresujące pomyłki i spektakularne sukcesy w poszukiwaniach receptorów ABA – roślinnego hormonu stresu

Streszczenie: Kwas abscysynowy (ABA), jeden z klasycznych hormonów roślinnych, koordynuje odpowiedzi roślin na czynniki stresogenne, takie jak: susza, ekstremalna temperatura czy wysokie zasolenie oraz reguluje odpowiedzi niezwiązane ze stresem, takie jak: zawiązywanie oraz dojrzewanie nasion i pąków, wzrost korzenia, starzenie liści czy przejście z fazy wzrostu wegetatywnego do generatywnego. Percepcja sygnału ABA przez odpowiednie białka receptorowe aktywuje, podobnie jak w przypadku innych fitohormonów, kaskady sygnałowe funkcjonujące w skomplikowanej sieci szlaków sygnałowych indukujących określone odpowiedzi fizjologiczne. W poszukiwaniach receptorów ABA, w ostatnich pięciu latach udało się zidentyfikować kilka białek, których funkcja była wiązana z percepcją tego fitohormonu. Do białek tych należą: jądrowe białko FCA regulujące zakwitanie, podjednostka H (CHLH/GUN5) plastydowej chelatazy wbudowującej jony magnezu do protoporfiryny IX, białko błonowe GCR2 oraz dwa nowe białka GTG1 i GTG2 podobne do receptorów sprzężonych z białkami G. Jednakże wyniki, publikowane w uznanych czasopismach, wywołują ostre spory i są kwestionowane przez innych badaczy, a w jednym przypadku zostały uznane za artefakty przez samych autorów. Sytuacja w ostatnim czasie uległa zmianie, zwłaszcza po opublikowaniu wyników badań wskazujących, iż receptorami ABA są małe, rozpuszczalne białka należące do rodziny Pyrabactin Resistance 1 (PYR1) i PYR-like (PYL), kodowane w Arabidopsis thaliana przez czternaście genów. Białka PYR1/PYL/RCAR wiążą ABA i hamują aktywność specyficznej grupy fosfataz białkowych PP2C, których udział w odpowiedziach na ABA był już wcześniej dobrze udokumentowany. W warunkach braku ABA, fosfatazy PP2C funkcjonują jako konstytutywne negatywne regulatory kinaz białkowych podrodziny SnRK2, których autofosforylacja jest konieczna do fosforylowania określonych białek substratowych. Pojawienie się lub wzrost poziomu ABA w komórce sprzyja wiązaniu fitohormonu z receptorem PYR1/PYL, a w konsekwencji umożliwia tworzenie kompleksu PYR1/PYL-ABA-PP2C, w którym aktywność fosfatazowa zostaje zablokowana. Zależne od ABA hamowanie aktywności PP2C umożliwia aktywację kinaz białkowych SnRK2.2, SnRK2.3 i SnRK2.6 fosforylujących czynniki transkrypcyjne ABF/AREB z rodziny bZIP regulujących ekspresję genów związanych z odpowiedziami na ABA. Analizy krystalograficzne trzech białek PYR1/PYL w formie wolnej, a także w formie związanej z ABA i fosfatazą białkową, dostarczyły istotnych informacji dotyczących struktury trzeciorzędowej kompleksów receptorowych. W białku PYR1/PYL w formie niezwiązanej z ABA, wejście do kieszeni wiążącej fitohormon z dwiema okalającymi go ruchomymi pętlami jest otwarte. Zmiany allosteryczne towarzyszące wiązaniu ABA powodują zamknięcie kieszeni poprzez zagięcie pętli otaczających wejście do kieszeni, umożliwiając w ten sposób wiązanie fosfatazy PP2C z ich hydrofobowymi powierzchniami. Ścisłe oddziaływanie PYR1/PYL z centrum aktywnym fosfatazy PP2C zapobiega wiązaniu i defosforylacji białek substratowych. Oddziaływanie łańcucha bocznego konserwatywnej reszty tryptofanu w PP2C z PYR1/PYL, zmieniające powinowactwo fitohormonu do receptora, wskazuje, iż PP2C funkcjonuje jako koreceptor ABA.

Streszczenie: Rotacja ziemi wokół własnej osi prowadzi do zmian intensywności światła oraz temperatury, które określają cykl dzień-noc. Większość organizmów koordynuje własny cykl życiowy poprzez dostosowanie przebiegu procesów metabolicznych do zmian w środowisku. Synchronizacja tempa procesów fizjologicznych z cyklicznymi zmianami w środowisku osiągana jest za pomocą wewnętrznego mechanizmu kontrolującego upływ czasu – zegara biologicznego. Zegar ten jest endogennym mechanizmem generującym rytmy o okresie w przybliżeniu 24-godzinnym, który umożliwia dostosowanie metabolizmu do dziennych oraz sezonowych zmian w środowisku. Zegar okołodobowy może być rozpatrywany, jako mechanizm tłumaczący sygnały pochodzące ze środowiska na informacje, które rytmicznie koordynują metabolizm i fizjologię. Rytmy okołodobowe umożliwiają zachodzenie poszczególnych biologicznych procesów w najbardziej odpowiednich porach cyklu dzień-noc, co umożliwia prawidłowe funkcjonowanie organizmu. Zegar okołodobowy reguluje wiele procesów u roślin, wliczając w to ruchy liści, otwieranie szparek, fotosyntezę, wzrost, a także kwitnienie. Rytmy okołodobowe są generowane przez centralny oscylator, który u Arabidopsis thaliana składa się z sieci czynników transkrypcyjnych zorganizowanych we wzajemnie połączone pętle negatywnych sprzężeń zwrotnych, obejmujące wiele elementów. Są to głównie geny TOC1 (TIMING OF CAB EXPRESSION1), CCA1 (CIRCADIAN CLOCK ASSOCIATED1) oraz LHY (LATE ELONGATED HYPOCOTYL). Białko TOC1 indukuje transkrypcję i translację genów LHY i CCA1, co zwrotnie hamuje ekspresję TOC1. Istotną cechą centralnego oscylatora jest to, że może on zostać nastawiony przez dzienne zmiany światła i temperatury. Uzupełnieniem pełnego modelu zegara okołodobowego są szlaki wyjściowe umożliwiające połączenie centralnego oscylatora z różnymi biologicznymi procesami, które podlegają jego kontroli. Unikalną cechą działania centralnego oscylatora jest kompensacja temperatury – stabilność długości trwania pełnego cyklu w szerokim zakresie temperatur fizjologicznych oraz utrzymywanie się rytmów w przypadku braku sygnałów ze środowiska. Istnieje ponadto dwukierunkowa, wzajemna regulacja między szlakami transdukcji sygnału hormonów roślinnych, m.in. auksyn, kwasu abscysynowego i cytokinin, a szlakami interakcji komponentów centralnego oscylatora. Hormony roślinne i centralny oscylator wspólnie kontrolują przebieg wielu procesów fizjologicznych, a dodatkowo istnieją dowody na równoległą regulację ekspresji wspólnej puli genów. Regulacja działania mechanizmów centralnego oscylatora odbywa się nie tylko na poziomie inicjacji transkrypcji genów kodujących jego poszczególne elementy. Wykazano, że wpływ na ekspresję genów kodujących czynniki transkrypcyjne, stanowiące elementy centralnego oscylatora odbywa się również na poziomie stabilności transkryptów, alternatywnego wycinania intronów lub mikroRNA. Kolejnym poziomem regulacji ekspresji genów centralnego oscylatora jest kontrola degradacji kodowanych białek, której pierwszym etapem jest ich fosforylacja. Odrębnym i wciąż słabo poznanym zagadnieniem jest regulacja ekspresji genów centralnego oscylatora poprzez zmiany architektury chromatyny zawierającej sekwencje kodujące i regulatorowe tych genów.

Słowa kluczowe: g cykl okołodobowy, zegar okołodobowy, centralny oscylator, sprzężenie zwrotne, czynniki transkrypcyjne

Streszczenie: W pracy przedstawiono aktualny stan zaawansowania prac badawczych oraz klinicznych nad szczepionkami przeciwnowotworowymi wydzielającymi GM-CSF. Szczepionki przeciwnowotworowe modyfikowane genami dla cytokin to jedna z form immunoterapii stosowanej eksperymentalnie w leczeniu nowotworów w stadium przerzutowym jako czynnik wspomagający lub jako terapia podstawowa. Mechanizm ich działania polega na dostarczeniu do organizmu chorego antygenów nowotworu w skojarzeniu z GM-CSF, który wzmaga rekrutację i aktywację komórek dendrytycznych, przyczyniając się do wydajniejszej prezentacji antygenów. Spośród metod transferu genów dla cytokin do komórek nowotworowych, retrowirusy i adenowirusy są najpowszechniej stosowane z powodu najwyższej wydajności. Skuteczność terapii szczepionkowej w badaniach przedklinicznych, które w większości dotyczyły mysich modeli czerniaka, była wysoka zarówno w układzie profilaktycznym, jak i terapeutycznym. Badania kliniczne I fazy, przeprowadzone głównie u pacjentów z przerzutowym czerniakiem, rakiem płuca oraz gruczołu krokowego, potwierdziły bezpieczeństwo terapii, u większości badanych wykazały zwiększoną aktywację układu immunologicznego, lecz jedynie u nielicznych przeżycie było dłuższe od oczekiwanego. Badania kliniczne II i III fazy nie potwierdziły dotąd przewagi terapii szczepionkowej nad terapią konwencjonalną. Prowadzone są prace mające na celu wskazanie przyczyn ograniczonej skuteczności szczepionek przeciwnowotworowych wydzielających GM-CSF u ludzi. Metody wzmocnienia ich działania ukierunkowane są m.in. na limfocyty T regulatorowe CD4 CD25 Foxp3, białko MFG-E8 oraz cząsteczkę kostymulującą CTLA-4.

Perspektywy wykorzystania komórek linii zarodkowej w medycynie regeneracyjnej

Streszczenie: Dynamicznie rozwijająca sie medycyna regeneracyjna poszukuje akceptowanej pod względem etycznym komórki macierzystej, która jako macierzysta komórka pluripotencjalna miałaby zdolność różnicowania się w komórki wszystkich trzech listków zarodkowych. Duże nadzieje budzą komórki linii zarodkowej izolowane z dorosłych tkanek. W niniejszej pracy przedstawione zostaną dotychczasowe postępy w identyfikacji i izolacji takich komórek z jąder, jajników i innych narządów pozagonadalnych. Przedstawiony będzie również związek tych komórek z izolowanymi z dorosłych tkanek tzw. małymi komórkami o cechach embrionalnych – VSELs (ang. Very Small Embryonic Like Stem Cells), które, jak uważamy, są rozwojowo pokrewne komórkom linii zarodkowej.

Streszczenie: Skóra ssaków jest złożonym narządem, który odgrywa zasadniczą rolę w tworzeniu fizycznej bariery chroniącej przed czynnikami mechanicznymi, fizycznymi i biologicznymi, a barwniki produkowane w melanocytach zapewniają ochronę przed promieniowaniem UV i redukują ryzyko uszkodzenia DNA komórek naskórka. Skóra zbudowana jest z trzech warstw, obejmujących naskórek wraz z jego wytworami, skórę właściwą i tkankę podskórną. Skóra aktywuje i inaktywuje liczne hormony, ale także zdolna jest do produkcji i uwalniania hormonów. Od dawna wiadomo, że szczególnie wzrost włosów i aktywność gruczołów skóry są regulowane przez steroidy płciowe, dla których skóra jest narządem docelowym. W skórze wykazano aktywność wszystkich enzymów szlaku steroidogenezy, a synteza androgenów może być w niej prowadzona de novo. Testosteron w skórze może być metabolizowany do DHT, przy udziale 5a-reduktazy, a także do 17b-estradiolu dzięki aktywności aromatazy cytochromu P450. Zatem skórę ssaków postrzegać można jako obwodowy gruczoł wydzielania wewnętrznego.

Streszczenie: Skóra tworzy metabolicznie aktywną barierę biologiczną oddzielającą organizm ssaków od środowiska zewnętrznego. Jej anatomiczne umiejscowienie i ciągła ekspozycja na zmieniające się bodźce środowiska zewnętrznego warunkują strukturalną i funkcjonalną różnorodność skóry. Systemem integrującym i koordynującym wieloczynnościową aktywność skóry jest system neuroendokrynny ogólno-ustrojowy (nadrzędny) oraz funkcjonujący lokalnie. Wszystkie składniki kontrolujące aktywność osi podwzgórze-przysadka-gruczoł docelowy mają swoje odpowiedniki w skórze. Komórki skóry produkują miejscowo hormony, neuropeptydy, neurotransmitery i wraz ze skórnymi zakończeniami nerwowymi tworzą skórny system neuroendokrynny. System neuroendokrynny skóry obejmuje naskórkową jednostkę endokrynną oraz jednostkę endokrynną skóry właściwej, które grupują komórki mające zdolność syntezy hormonów zarówno w naskórku, jak i w skórze właściwej. System ten zachowuje i utrzymuje miejscową i ogólną homeostazę skóry, niezależnie od działania osi centralnej.

Słowa kluczowe: skóra, system neuroendokrynny, neurohormony, neuropeptydy, neurotransmitery, oś podwzgórze-przysadka-gruczoł docelowy

Streszczenie: Odkąd kisspeptyna weszła na scenę endokrynologii rozrodu w 2003 r., jej rola jako kluczowego regulatora różnorodnych aspektów rozrodu, a przede wszystkim stymulacji sekrecji gonadoliberyny/hormonu luteinizującego (GnRH/LH) u samicy była stopniowo odkrywana i dokumentowana. Rodzina peptydów zwanych kisspeptynami to produkty genu KiSS-1 mające powinowactwo do receptora GPR54. Rola systemu KiSS-1/GPR54 działającego głównie w podwzgórzu została zbadana u wielu gatunków ssaków, w tym u człowieka, zarówno u samca, jak i samicy. W niniejszej pracy o charakterze przeglądowym omówiono kluczową rolę tego systemu w rozrodzie samicy, a szczególnie działanie kisspeptyny na oś podwzgórze-przysadka-gonady (HPG). Uważa się że najważniejsza funkcja kisspeptyny dotyczy zapoczątkowania dojrzałości płciowej (z ang. puberty), co wiąże się z jej modulacją przez czynniki metaboliczne i środowiskowe w tym okresie. Omówiono także wpływ kisspeptyny na dynamiczne zmiany w osi HPG u dojrzałej samicy w czasie cyklu płciowego i powiązania z pętlą zwrotną estrogenu. Na koniec przedstawiono badania o charakterze morfologiczno-fizjologicznym dotyczące lokalizacji i działania sieci neuronów kisspeptyny w podwzgórzu ssaków i ich kontaktu z neuronami GnRH.

Słowa kluczowe: KiSS-1, kisspeptyna, GPR54, cykl płciowy, dojrzałość płciowa, neurony GnRH

Mozaikowość chromosomowa jako przyczyna zaburzeń rozwojowych u człowieka. Część I. Mechanizmy powstawania

Streszczenie: Mozaikowość chromosomowa związana z powstawaniem niezrównoważonego kariotypu w części komórek na skutek aberracji liczbowych i /lub strukturalnych chromosomów może być przyczyną zaburzeń rozwojowych lub manifestować się obecnością niestabilności chromosomowej, jako objaw występujący w niektórych zespołach monogenowych u człowieka. Omówiono mechanizmy jej powstawania, do których należą nierozdzielanie się chromatyd siostrzanych podczas podziałów mitotycznych, opóźnienie stadium anafazy cyklu komórkowego, powstawanie duplikacji chromosomowej postzygotycznej, mutacje genów prowadzące do zaburzenia funkcji białek zaangażowanych w mechanizmy naprawy DNA i kontrolowanie cyklu komórkowego (ang. cell cycle checkpoint), rozdział chromatyd siostrzanych lub długość telomerów. Czynnikiem predysponującym do nieuprawnionej rekombinacji somatycznej, a w konsekwencji do złamań i rearanżacji chromosomów może być również występowanie w genomie tzw. miejsc gorących – LCR (ang. low copy repeats). Zwrócono też uwagę na obecność specyficznej formy mozaikowości w układach disomicznych ze względu na zaburzenia funkcji genów podlegających piętnu rodzicielskiemu.

Słowa kluczowe: duplikacja postzygotyczna, mozaikowość, nierozdzielanie się chromatyd, niestabilność, opóźnienie anafazy, zaburzenia rozwojowe.

Streszczenie: Resorpcja wody w kanalikach nerkowych zależna od wazopresyny (AVP) odbywa się poprzez wyspecjalizowane kanały wodne – akwaporyny 2 (AQP2). AQP2 to transbłonowe białka o tetramerycznej budowie, w której każda podjednostka jest selektywnie przepuszczalna tylko dla cząsteczek wody. U ssaków przy braku stymulacji wazopresyną, akwaporyna zmagazynowana jest w wew-nątrzkomórkowych pęcherzykach nabłonka kanalików dystalnych i zbiorczych. AVP oddziałuje za pośrednictwem swoistych receptorów V₂. W wyniku związania wazopresyny z receptorem dochodzi do wzrostu syntezy cAMP i zwiększenia aktywności kinazy białkowej A (PKA). Aktywna forma PKA fosforyluje cytoplazmatyczny C-koniec seryny w 4 pozycjach: Ser256, Ser261, Ser264 i Ser269. Fosforylacja co najmniej trzech monomerów akwaporyny 2 jest warunkiem rozpoczęcia przemieszczania się AQP2 z pęcherzyków, a następnie fuzji tego białka ze szczytową błoną komórki. Nerki noworodków zwierząt i ludzi wykazują szereg odrębności zarówno morfologicznych, jak i czynnościowych. Procesom adaptacji, wzrostu i dojrzewania towarzyszy nasilenie zachorowań, w których największy udział przypisuje się zaburzeniom wodno-elektrolitowym na skutek utraty wody i elektrolitów zarówno drogą nerkową, jak i poza nerkową. Zaburzeniom bilansu wodnego sprzyja pourodzeniowa niedojrzałość nerek – ich wąska rezerwa czynnościowa i ograniczone możliwości do wydalania zagęszczonego moczu. Mała zdolność nerek noworodków do oszczędzania wody może wynikać nie tylko ze zmniejszonej zdolności do wytwarzania gradientu osmotycznego w rdzeniu nerki, ale również z mniej sprawnej odpowiedzi nerek na wazopresynę z udziałem AQP2. Udział tej akwaporyny w kanalikowej resorpcji wody u noworodków nie jest wyjaśniony, a wydaje się, że może ona stanowić kluczową rolę w tym procesie. Ekspresja AQP2 w kanalikach nerkowych nowonarodzonych zwierząt i ludzi jest o blisko 50% niższa w porównaniu z osobnikami dorosłymi. Ponadto w nerkach noworodków stwierdza się zmniejszoną wrażliwość kanalików nerkowych na działanie wazopresyny (związaną z mniejszą ekspresją receptorów V₂), wysoką koncentrację PGE₂, niskie stężenie cAMP oraz ograniczoną produkcję PKA typu alfa. Stwierdzono również, że u noworodków, w odróżnieniu od osobników dorosłych, brak jest ścisłej zależności pomiędzy stężeniem wazopresyny a wydalaniem akwaporyny 2 z moczem.

Udział wtórnych przekaźników informacji w odpowiedzi roślin na abiotyczne czynniki stresowe

Streszczenie: Wiadomo, że stresy wynikające z niekorzystnych warunków środowiskowych mogą mieć niszczący wpływ na rośliny, rzutując tym samym na plonowanie. Oprócz stresu biotycznego wywołanego przykładowo atakiem patogena, istnieje cała gama abiotycznych czynników stresowych, takich jak: ekstremalne temperatury, susza, zasolenie, metale ciężkie, promieniowanie i uszkodzenia mechaniczne, które wywierają szkodliwy wpływ na wzrost i rozwój roślin. Niektóre gatunki wytworzyły szereg mechanizmów obronnych i adaptacyjnych do takich warunków. Transdukcja sygnałów i późniejsze odpowiedzi są procesami złożonymi, na które składa się wiele następujących po sobie reakcji. Od kilku lat te kaskady sygnalizacyjne i pojawiające się zmiany metaboliczne są w centrum uwagi biologów. Zrozumienie podstaw procesów prowadzących do tolerancji wpłynie na strategię uprawy, co będzie zapewniało lepszy wzrost i zwiększenie plonowania w niekorzystnych warunkach. Jednakże im więcej uzyskujemy informacji dotyczących transdukcji sygnałów w odpowiedzi na zmiany w środowisku, tym bardziej oczywiste jest, że mamy do czynienia z siecią zależności, które podlegają wielopoziomowej regulacji. Wrażliwość roślin na zmiany zachodzące w środowisku wymaga istnienia receptorów, które poprzez aktywację kolejnych elementów prowadzą do reorganizacji cytoszkieletu, transportu przez błony czy aktywacji genów w odpowiedzi na stres. Prowadzone od lat badania wykazały, że wtórne przekaźniki, takie jak: jony wapnia, cykliczne nukleotydy, polifosfoinozytole, są zaangażowane w generowanie odpowiedzi na czynniki abiotyczne. W następstwie pojawienia się stresora dochodzi do gwałtownych, krótko- lub długotrwałych zmian ich stężenia. Pojawiają się prace wskazujące, że także białka efektorowe, takie jak: kinazy zależne od wapnia, kalmodulina, białka kalmodulinopodobne, białka SOS, kanały kationowe bramkowane cyklicznymi nukleotydami oraz kanały wapniowe, których aktywacja jest zależna od zmian stężenia fosfoinozytoli, są zaangażowane w procesy adaptacji roślin do warunków środowiska. Badania z zastosowaniem specyficznych mutantów, wprowadzenie transgenów odwracających efekt usunięcia genu, blokowanie genów antysensownym mRNA lub mutacje punktowe dostarczyły cennych wyników pozwalających na głębsze poznanie mechanizmu odpowiedzi roślin na stres. Niniejsza praca jest przeglądem najważniejszych danych eksperymentalnych wskazujących na udział wtórnych przekaźników oraz ich efektorów w procesach nabywania przez rośliny tolerancji na abiotyczne czynniki stresowe.

Słowa kluczowe: Ca²⁺, cykliczne nukleotydy, fosfoinozytole, stres abiotyczny

Właściwości biologiczne metalotionein i ich udział w procesach oksydoredukcyjnych w komórkach, ze szczególnym uwzględnieniem ośrodkowego układu nerwowego człowieka

Streszczenie: Metalotioneiny (MTs), jako niskocząsteczkowe białka bogate w aktywne grupy sulfhydrylowe, których synteza i okres półtrwania są ściśle związane z aktywnością jonów cynku wewnątrz komórek, wywierają istotny wpływ na wartość potencjału antyoksydacyjnego środowiska wewnątrz- i zewnątrzkomórkowego. MTs współodpowiadają za homeostazę pierwiastków śladowych; oddziałują w procesach regulacji ekspresji genów; wykazują właściwości antyapoptotyczne. Mają zdolność wiązania i neutralizacji zewnątrzpochodnych związków elektrofilowych. Przeciwutleniająca właściwość omawianych białek zasługuje na szczególną uwagę, gdyż synteza MTs w warunkach stresu oksydacyjnego – w przeciwieństwie do aktywności GSH oraz podstawowych enzymów antyoksydacyjnych – ulega długotrwałemu nasileniu. Ośrodkowy układ nerwowy (OUN) człowieka jest szczególnie narażony na działanie wysokich stężeń reaktywnych form tlenu (RFT), gdyż zużywa aż 20% puli tego pierwiastka pobranej przez organizm. Stwierdzono, iż wymiar szkodliwych następstw stresu oksydacyjnego w mózgu jest odwrotnie proporcjonalny do zawartości MTs. W mózgu człowieka MTs występują w 3 podstawowych izoformach: MT-1, MT-2, MT-3. MT-1/-2 syntetyzowane są obficie w astrocytach. Izoforma MT-3 jest charakterystyczna dla komórek nerwowych; bierze istotny udział w regulacji aktywności jonów cynku, zwłaszcza w neuronach kory nowej i węchomózgowia. Cynk jest niezbędny dla rozwoju i prawidłowego funkcjonowania OUN człowieka. Jest on silnym stymulatorem syntezy MTs oraz współuczestniczy w wewnątrzustrojowych reakcjach oksydo-redukcyjnych. Metalotioneinom przypisywany jest jednocześnie niekorzystny udział w procesie złośliwienia nowotworów. Przypuszcza się, iż natężona synteza MTs w komórkach nowotworowych jest odpowiedzią na uporczywy stres oksydacyjny toczący się wewnątrz tych komórek i należy ją zaliczyć do głównych mechanizmów neutralizujących proapoptotyczne własności RFT.

Słowa kluczowe: metalotioneiny, potencjał antyoksydacyjny, cynk, mózg, reaktywne formy tlenu.