Postępy Biologii Komórki, tom 38, 2011 23

Streszczenie: U podłoża dużej grupy dystrofii mięśniowych leżą zaburzenia potranslacyjnej modyfikacji a-dystroglikanu, polegającej na unikalnym rodzaju glikozylacji. Schorzenia te określa się mianem dystroglikanopatii. Nawet do 50% glikanów w mucynopodobnym regionie a-dystroglikanu stanowią oligosacharydy, w których do seryny lub treoniny polipeptydu przyłączona jest mannoza wiązaniem O-glikozydowym. Elongacja glikanu obejmuje przyłączenie N-acetyloglukozoaminy, galaktozy, kwasu sjalowego i opcjonalnie fukozy. Wydaje się, że dla prawidłowego działania dystroglikanu mannoza dodatkowo musi być fosforylowana. Glikany o właściwej strukturze umożliwiają oddziaływanie dystroglikanu z lamininą błony podstawnej. Patomechanizm dystroglikanopatii obejmuje uszkodzenia w obrębie 6 genów: POMT-1, POMT-2, POMGnT-1, FKT, FKRP i LARGE. Trzy pierwsze białka są swoistymi glikozylo-transferazami szlaku O-mannozylacji, dla trzech kolejnych postuluje się analogiczną funkcję. Dystroglikanopatie są kolejną grupą schorzeń pokazujących, że glikozylacja może stanowić istotny mechanizm regulacyjny, niezbędny dla zachowania prawidłowej funkcji białek.

Słowa kluczowe: dystrofia mięśniowa, dystroglikan, dystroglikanopatie, glikozylacja, O-mannozylacja, glikozylotransferazy

Streszczenie: W artykule przedstawiono poglądy dotyczące budowy oraz roli „tratw lipidowych” – heterogennych, bogatych w sterole i sfingolipidy mikrodomen występujących w błonie komórkowej (plazmalemie), a także w błonach organelli wewnątrzkomórkowych, np. kompleksie Golgiego, siateczce śródplazmatycznej czy mitochondriach. Tratwy lipidowe mogą mieć różne rozmiary. Najczęściej ich średnica wynosi 50–100 nm, ale występują również duże formy o średnicy 200–500 nm. Najmniejsza tratwa ma średnicę 5–20 nm oraz krótki okresie trwania (rzędu milisekund). Tratwa lipidowa o wymiarach 5 nm zawiera około 30–40 lipidów i 6–10 charakterystycznych dla niej białek. Mimo małych rozmiarów pojedynczej tratwy, suma ich powierzchni stanowi około 30% całej powierzchni błony plazmatycznej. W zależności od składu (głównie cholesterolu) i oddziaływań typu białko-białko i białko-lipidy małe tratwy mogą ulegać koalescencji i tworzyć struktury o średnicy 500 nm. Początkowo uważano, że tratwy są stabilnymi strukturami, które tylko wolno i nieznacznie zmieniają się w czasie. Ostatnie doświadczenia wykazały jednak, że są to struktury bardzo dynamiczne, stale i szybko zmieniające swój skład i odgrywające ważną rolę w różnych procesach biologicznych. Wykazano ponadto, że takie same cząsteczki występujące w tratwach pełnią różne funkcje w zależności od położenia czy po stronie zewnętrznej, czy wewnętrznej (cytoplazmatycznej) błony plazmatycznej. Cząsteczki tratw lipidowych mogą ulegać przemieszczeniom w ich obrębie, a zmiana położenia ze strony cytoplazmatycznej na zewnętrzną zależy od ilości cholesterolu i innych lipidów w tratwach i może być bardzo szybka (następuje w ciągu nanosekund). Tratwy lipidowe biorą udział w wielu procesach komórkowych, takich jak: transdukcja sygnałów, endocytoza klatryno-niezależna (kaweolarna) i in.

Słowa kluczowe: tratwy lipidowe, mikrodomeny = mikroobszary, błony biologiczne

Streszczenie: Apoptoza, przez dekady uważana za jedyny rodzaj programowanej śmierci komórki, pełni kluczową rolę w utrzymaniu homeostazy organizmu. Wyniki badań, prowadzonych w ostatnich latach, dowodzą, że w zależności od typu komórki, rodzaju czynnika szkodliwego i jego intensywności komórka może być kierowana na drogę apoptozy lub ulegać innym, stosunkowo niedawno poznanym typom programowanej śmierci. Zgodnie z wytycznymi Komitetu do spraw Nazewnictwa Śmierci Komórkowej – NCCD (Nomenclature Committee on Cell Death), wśród mechanizmów obumierania komórek poza apoptozą wyróżniono między innymi autofagię, katastrofę mitotyczną, anoikozę, paraptozę, degenerację Walleriana, entozę, oraz keratynizację. W powyżej pracy przedstawiono krótką charakterystykę wymienionych procesów, ze szczególnym uwzględnieniem apoptozy i autofagii oraz metod detekcji tych mechanizmów. Rozpatrzono także potencjalne powiązania pomiędzy programowaną i nieprogramowaną śmiercią komórki. Metodyka wykrywania typów śmierci komórkowej opiera się na technikach mikroskopowych, służących do obserwacji charakterystycznych zmian morfologicznych oraz na metodach genetycznych i biochemicznych, umożliwiających wykrycie odpowiednio genetycznych lub białkowych markerów zewnątrz- i wewnątrzkomórkowych. Pomimo dostępności licznych metod badawczych, rozróżnienie poszczególnych rodzajów śmierci komórkowej zarówno programowanej, jak i nieprogramowanej nadal przysparza trudności. NCCD zaleca stosowanie co najmniej dwóch metod identyfikacji obumarłych komórek, np. mikroskopii i metod biochemicznych, umożliwiających ocenę różnych markerów danego procesu.

Słowa kluczowe: programowana śmierć komórki, apoptoza, autofagia, metody detekcji

Rozgrywka molekularna pasożytniczych nicieni cystowych z komórkami korzeni roślin

Streszczenie: Endopasożytnicze nicienie osiadłe, atakujące korzenie roślin stanowią poważny problem nowoczesnego rolnictwa. W interakcji kompatybilnej nicienie cystowe do mechanicznej penetracji korzenia wykorzystują specyficzny organ aparatu gębowego – sztylet. Wyspecjalizowane gruczoły wydzielnicze umożliwiają im syntezę i sekrecję związków, które ułatwiają migrację przez tkanki korzenia oraz zmieniają program morfogenetyczny komórek gospodarza. W wybranej komórce inicjalnej zachodzi reaktywacja cyklu komórkowego, przebudowa ściany komórkowej oraz intensyfikacja metabolizmu podstawowego i wtórnego. Prowadzi to do powstania wielojądrowego syncytium, z którego nicienie pobierają pokarm. Atak nicieni uruchamia odpowiedź obronną rośliny, ale obserwuje się również jej hamowanie. Gruntowna wiedza dotycząca procesów komórkowych, zachodzących podczas rozwoju syncytium, jest bardzo istotna przy opracowywaniu nowych metod ochrony roślin przed tymi trudnymi do zwalczania szkodnikami.

Słowa kluczowe: nicienie cystowe, syncytium, ściana komórkowa, cykl komórkowy, auksyny, reakcja obronna rośliny

Streszczenie: Mimo że komórki układu odpornościowego naciekające guz stanowią istotną składową wielokomórkowego mikrośrodowiska raka, układ odpornościowy często zawodzi w zakresie przeciwdziałania tworzeniu i progresji nowotworu. Jedną z możliwości wyjaśnienia tego paradoksu jest obecność promujących tolerancję regulatorowych komórek T (Tregs). Komórki te są odpowiedzialne za utrzymywanie tolerancji na własne antygeny. Badania z wykorzystaniem modeli mysich wykazały ich zdolność do promowania tolerancji na nowotwór. Naciekanie przez te komórki ludzkich nowotworów i ich obecność w wysiękach nowotworowych są związane z gorszym przebiegiem klinicznym różnych typów raka. Celem pracy jest omówienie komórkowych i molekularnych mechanizmów, z których udziałem Tregs wpływają na immunologiczną odpowiedź przeciwnowotworową, a także przedyskutowanie sposobów wykorzystania tych mechanizmów dla rozwoju innowacyjnych metod immunoterapii nowotworów.

Słowa kluczowe: komórki T regulatorowe, tolerancja, mikrośrodowisko nowotworu.

Streszczenie: Odkrycie antybiotyków, a następnie ich zastosowanie w zwalczaniu infekcji bakteryjnych, pozwoliło na opanowanie wielu uciążliwych chorób. Jednakże nadużywanie i/lub niewłaściwe stosowanie tych związków doprowadziło do zwiększenia ich stężenia w środowisku i spowodowało powstanie presji selekcyjnej faworyzującej mikroorganizmy antybiotykooporne. Współczesna medycyna boryka się z problemem patogennych szczepów, często wykazujących oporność wielolekową, które wywołują infekcje praktycznie nieuleczalne za pomocą stosowanych terapii. Badania nad opornością wśród bakterii wykazały, że jednym z najważniejszych mechanizmów odpowiedzialnych za to zjawisko jest aktywny transport antybiotyków poza obręb komórki z wykorzystaniem białkowych systemów eksportu związanych z błoną komórkową. Na podstawie badań filogenetycznych wyróżniono pięć grup transporterów zaangażowanych w usuwanie związków przeciwbakteryjnych: SMR (Small Multidrug Resistance), MFS (Major Facilitator Superfamily), RND (Resistance-Nodulation-Cell Division), MATE (Multidrug And Toxic Compound Extrusion) oraz białka transportowe zawierające kasetę wiążącą ATP (ATP-binding Cassette Superfamily). Obecnie trwają intensywne prace nad poznaniem molekularnych mechanizmów działania tych białkowych transporterów. Wykorzystanie krystalografii rentgenowskiej umożliwiło poznanie struktury niektórych przedstawicieli omawianych białek, powstają również modele transportu substratu. Ponadto trwają poszukiwania nowych związków wykazujących zdolność blokowania eksportu antybiotyków. Zniszczenie bakteryjnej oporności na antybiotyki poprzez hamowanie systemów wyrzutu antybiotyków z komórki wydaje się być obiecującą strategią, która może mieć w przyszłości ogromne zastosowanie kliniczne.

Słowa kluczowe: jantybiotykooporność, oporność wielolekowa, system eksportu, SMR, MFS, RND, MATE, transportery ABC

Streszczenie: Na przestrzeni dziesięcioleci sposób przedstawiania błony komórko-wej uległ znacznym zmianom. W latach dwudziestych XX wieku obrazowano ją jako dwuwarstwę lipidową. Kolejni badacze zauważyli, że w jej skład wchodzą również białka. W 1972 Singer i Nicolson wprowadzili podział białek błonowych na peryferyjne i integralne. Natomiast prowadzone przez nich badania nad fuzją komórek stały się podwaliną modelu błony komórkowej jako płynnej mozaiki lipidów i białek. Model Singera i Nicolsona pod wieloma względami jest nadal aktualny. Obecnie wiadomo, że w błonach występują fragmenty o różnym stanie uporządkowania zwane domenami błonowymi. Badanie domen błonowych jest niezwykle fascynującym, ale i trudnym wyzwaniem, ponieważ w zależności od użytych metod badawczych otrzymane wyniki mogą być różne. Na podstawie licznych badań można wnioskować, że domeny błonowe są zaangażowane w regulację szeregu procesów życiowych komórki, takich jak: adhezja, sortowanie i transport lipidów i białek oraz przekazywanie sygnałów przez błonę komórkową. Za kontrolę przekazywania sygnałów odpowiedzialne są tratwy lipidowe, jedne z kilku rodzajów domen błonowych. W obrębie tych domen zaobserwowano ułatwione oddziaływane skupionych w nich białek i lipidów. Należy pamiętać, że w błonie komórkowej występują nie tylko tratwy lipidowe, ale również mikrodomeny bogate w ceramid oraz glikosynapsy. Rozmaitość i różnorodność domen błonowych czyni biologię błon komórkowych bardzo złożonym, lecz interesującym obiektem badawczym.

Słowa kluczowe: tratwy lipidowe, domeny błonowe, oporna na detergenty frakcja błon komórkowych, błony modelowe

Hipokretyny (oreksyny) i receptory hipokretynowe: struktura, rozmieszczenie i molekularne podłoże działania

Streszczenie: Hipokretyny (oreksyny) to zidentyfikowane w 1998 r. peptydy produkowane w neuronach podwzgórza. Uczestniczą one w regulacji różnorodnych zachowań, m.in. poszukiwania i przyjmowania pokarmu, czuwania i snu, reakcji na stres. Zaburzenia w ośrodkowej transmisji hipokretynowej leżą u podłoża narkolepsji. Postuluje się istotną rolę hipokretyn w regulacji bilansu energetycznego organizmu, osi podwzgórze-przysadka-nadnercza, procesach uczenia się i zapamiętywania bodźców wpływających na układ nagrody. Hipokretyny wywierają różnorodne działania biologiczne przez pobudzenie specyficznych receptorów błonowych: Hcrtr-1 i Hcrtr-2 (OX₁ i OX₂), które należą do rodziny receptorów sprzężonych z białkami G. Artykuł omawia budowę oraz występowanie hipokretyn i receptorów hipokretynowych, szlaki transdukcji sygnału, które są uruchamiane w wyniku ich pobudzenia, proapoptotyczne działanie peptydów w komórkach nowotworowych i nowo odkryty mechanizm leżący u jego podłoża.

Słowa kluczowe: hipokretyny, oreksyny, receptory hipokretynowe, Ca²⁺, cAMP, IP₃, kinazy MAP, apoptoza

Streszczenie: Praca przedstawia elementy odporności wrodzonej, jakimi są niedawno opisane naturalne komórki T_H2 (nT_H2 albo NHC), nuocyty, wrodzone komórki pomocnicze typu 2 (Ih2) i wielopotencjalne komórki progenitorowe typu 2 (komórki komórki MMP^type2), a także IL-36 oraz bardzo podobna do niej IL-37. Populacje tych komórek przyczyniają się do rozwoju odpowiedzi immunologicznej typu 2 oraz biorą udział w przebiegu procesów alergicznych i w obronie organizmu przed różnymi mikroorganizmami i pasożytami. Ich wspólną cechą jest brak na powierzchni markerów charakterystycznych dla limfocytów T i B, komórek NK, neutrofili, makrofagów i komórek dendrytycznych. Komórki te różnią się również lokalizacją oraz fenotypem, a także zakresem pełnionych funkcji. Natomiast IL-36 i IL-37 to inhibitory odporności wrodzonej, przede wszystkim dzięki hamowaniu produkcji cytokin.

Słowa kluczowe: c odporność naturalna, komórki nT_H2, nuocyty, komórki Ih2, komórki MMP^type2, IL-36, IL-37