Postępy Biologii Komórki, tom 38, 2011 23

Dysfunkcje mitochondriów w chorobach neurodegeneracyjnych: potencjalny punkt uchwytu dla leków neuroprotekcyjnych

Streszczenie: Mitochondria są kluczowymi organellami dla przeżycia i śmierci komórki. Dysfunkcje mitochondriów, w których działaniu przeważa generacja sygnałów apoptotycznych, towarzyszą patogenezie wielu chorób neurodegeneracyjnych, zarówno tym o przebiegu ostrym (np. niedokrwienny udar mózgu, urazy mechaniczne) jak i chronicznym (np. choroba Alzheimera, choroba Parkinsona, choroba Huntingtona, stwardnienie boczne zanikowe). Funkcje mitochondriów mogą być bezpośrednio i pośrednio modulowane poprzez czynniki patologiczne towarzyszące chorobom neurodegeneracyjnym. Na uwagę zasługują głównie interakcje mitochondriów z agregatami zmutowanych białek (np. b-amyloid, białko tau, a-synukleina, zmutowana Huntingtona). Głównymi symptomami nieprawidłowego funkcjonowania mitochondriów są: 1) niewydolność energetyczna tkanki objętej zmianami chorobowymi; 2) spadek aktywności kompleksów łańcucha transportu elektronów; 3) nadprodukcja wolnych rodników tlenowych; 4) zaburzenie komórkowej homeostazy jonów Ca²⁺; 5) uwolnienie czynników pro-apoptotycznych (np. cyt. c) czy 6) zaburzenia procesów biogenezy mitochondriów. Dokładniejsze zrozumienie funkcjonowania tych organelli oraz przyczyn ich dysfunkcji może umożliwić rozwój strategii ochronnych, zarówno farmakologicznych, jak i niefarmakologicznych. Badania nad narzędziami neuroprotekcyjnymi umożliwiają zdobycie wiedzy prowadzącej do rozwoju nowych metod zapobiegania i leczenia chorób neurodegeneracyjnych.

Słowa kluczowe: apoptoza mitochondrialna, neuroprotekcja, megakanał mitochondrialny, restrykcja kaloryczna, resveratrol, antyoksydanty

Molekularne markery niepłodności męskiej: zmiany polimorficzne genów białek chromatyny plemnika – część I

Streszczenie: Specyficzne jądrowe histony, protaminy oraz białka przejściowe uczestniczą w unikalnej kondensacji chromatyny różnicującej się spermatydy. Sugeruje się, że protaminy ewolucyjnie mogą wywodzić się z histonu H1. Bogate w lizynę histony najprawdopodobniej uległy konwersji w protaminy – białka zawierające przede wszystkim argininę i cysteinę. Protamina 1 (P1) obecna jest u wszystkich ssaków, podczas gdy protamina 2 (P2) tylko u niektórych z nich. Geny protamin (PRM1, PRM2) oraz gen białka przejściowego 2 (TNP2) tworzą wspólną wielogenową domenę (PRM1→PRM2→TPN2) zlokalizowaną na chromosomie 16, natomiast gen białka przejściowego 1 (TNP1) kodowany jest na chromosomie 2. Występowanie genów we wspólnej domenie umożliwia jednoczesną ich ekspresję. W obrębie domeny, pomiędzy PRM2 a TNP2, zlokalizowany jest pseudogen (gen 4), nazywany także protaminą 3. Produkt białkowy genu 4, w przeciwieństwie do pozostałych genów domeny, nie bierze udziału w kondensacji plemnikowego DNA, najprawdopodobniej powiązany jest z ruchliwością gamet męskich. Za usuwanie histonów jądrowych z DNA odpowiedzialne jest przede wszystkim białko TP1, natomiast TP2 bierze udział w kondensacji chromatyny różnicującej się spermatydy. Dwa egzony i pojedynczy intron wchodzą w skład genów nukleoprotein. Zmiany pojedynczych nukleotydów (SNP, ang. Single Nucleotide Polymorphism) identyfikowano zarówno w ich regionach niekodujących, jak i kodujących. W przypadku tych ostatnich efektem zmian polimorficznych mogą być substytucje synonimiczne i niesynonimiczne. Obecne badania wskazują, że najbardziej istotnymi SNP w regionach niekodujących są zmiany w promotorze (c.-107G>C, c.-190C>A w PRM1) i 3’UTR (ang. Untranslated Region, c.+62G>C w PRM2) genów protamin, w promotorze (c.-688A>T, 15-sto nukleotydowa delecja -91 do -106 w TNP1) i w obrębie intronu (c.1030G>A w TNP2) genów białek przejściowych. Zmianę c.-107G>C w PRM1 zidentyfikowano u pacjentów z oligozoospermią oraz mężczyzn z nieznaną płodnością, zmienność polimorficzna c.-190C>A w PRM1 wiąże się z zaburzoną morfologią plemników, zmianę c.+62G>C w PRM2 wykryto u mężczyzn z obniżonym stosunkiem P1/P2. Polimorfizmy genu TNP1 c.-688A>T i 15-sto nukleotydową delecją od -91 do -106 oraz SNP c.1030G>A w TNP2 opisano u pacjentów z azoospermią. Wymienione polimorfizmy mogą powodować zaburzenia przyłączenia czynników transkrypcyjnych lub translacyjnych, co w konsekwencji może wywoływać deprotaminację i prowadzić do obniżenia płodności mężczyzny. Jednakże, większość identyfikowanych podstawień nie odgrywa znaczącej roli w etiopatogenezie męskiej sterylności. Występują one z niską częstością, stanowią rzadkie polimorfizmy i wykrywa się je z podobną częstością zarówno u mężczyzn płodnych, jak i niepłodnych. Różne opinie, co do istotności zmian polimorficznych mogą wynikać z etnicznego zróżnicowania badanych mężczyzn, jak również mogą być efektem jeszcze innych nie wykrytych zmian genetycznych, które towarzyszą męskiej niepłodności. Sugeruje się prowadzenie dalszych poszukiwań molekularnych markerów niepłodności męskiej w obrębie genów kodujących nukleoproteiny męskich komórek rozrodczych.

Molekularne markery niepłodności męskiej: zaburzenia transkrypcji i translacji protamin chromatyny plemnika – część II

Streszczenie: Niepłodność męska może być powiązana z zaburzeniami kondensacji chromatyny plemników wynikającymi między innymi z nieprawidłowości struktury i ilości protamin. Podłożem tych zmian są nie tylko nieprawidłowe sekwencje nukleotydowe genów tych białek, ale także zaburzenie ich ekspresji i translacji. Stąd też badania dotyczące regulacji tych procesów są przedmiotem wielu badań doświadczalnych, które starają się ujawnić molekularne podłoże męskiej sterylności, szczególnie idiopatycznej. W mejotycznych spermatocytach i w okrągłych spermatydach zachodzi proces transkrypcji genów protamin, natomiast w wydłużających się spermatydach – proces translacji. Regulacja transkrypcji kontrolowana jest za pomocą metylacji DNA oraz wiązania się czynników transkrypcyjnych do sekwencji promotorowych (TFIID, TFIIA) i polimerazy II RNA (TAFIIt, ang. testis specific isoform ALF). W komórkach germinalnych zawartość i rodzaj czynników transkrypcyjnych jest zdecydowanie inna w porównaniu do komórek somatycznych. Zwraca się uwagę na istotną rolę czynnika transkrypcyjnego CREM, który może aktywować i hamować ekspresję wielu ważnych podczas spermatogenezy genów, w tym genów protamin. CREM jest aktywowany przez cAMP i alternatywnie przez ACT (ang. LIM-domain family proteins, LIM-only protein). Ponadto istotną rolę w ekspresji omawianych genów odgrywa macierz jądrowa, wiążąca się z obszarami DNA (MAR, ang. specific-haploid Matrix Attachment Regions) ograniczającymi z dwóch stron wielogenową domenę PRM1?PRM2?TNP2, zawierającą odpowiednio locus dla genu protaminy 1 i 2 oraz białka przejściowego 2. Jądrowa adenylacja pierwotnych transkryptów protamin, wraz z białkami regulatorowymi (PABP, ang. Polyadenylate Binding Protein, białka z rodziny Y-box), powoduje ich stabilizację i uniemożliwia translację. Z kolei cytoplazmatyczna deadenylacja tych transkryptów i oddysocjowanie czynników transkrypcyjnych/translacyjnych znosi represję translacji. Na szczególną uwagę zasługują miRNA, które wiążąc się z mRNA powodują jego cięcie lub też inhibicję translacji. Wkrótce po syntezie protamin ale przed ich inkorporacją do DNA, odbywa się fosforylacja tych białek, która umożliwia im związanie się ze zidentyfikowanym receptorem LBR (ang. Lamin B Receptor) w obrębie lamin jądrowych. Z kolei, uwolnienie protamin z receptora wymaga ich defosforylacji i w dalszym etapie umożliwia wymianę białek przejściowych na protaminy.

Słowa kluczowe:: plemnik, chromatyna, DNA, protaminy, transkrypcja, translacja

Streszczenie:Poliaminy (putrescyna, spermina, spermidyna) są głównie znane z ochronnej roli jaką pełnią w organizmach roślinnych narażonych na działanie różnych stresów biotycznych i abiotycznych. Należą do grupy regulatorów wzrostu i rozwoju. Wraz z klasycznymi fitohormonami oraz cząsteczkami sygnałowymi, takimi jak reaktywne formy tlenu (ROS) i tlenek azotu (NO), uczestniczą w regulacji embriogenezy, a także spoczynku, kiełkowania i starzenia nasion. Poliaminy występują w dojrzałych nasionach wszystkich zbadanych dotąd roślin, chociaż udział poszczególnych poliamin w ogólnej puli tych związków wykazuje znaczne wahania gatunkowe, a nawet odmianowe. Podczas ustępowania spoczynku i kiełkowania nasion obserwowane są charakterystyczne dla tych procesów zmiany stężenia poliamin, mimo że rola poszczególnych poliamin (putrescyny, sperminy i spermidyny) jest różnorodna. U większości nasion spermina uznawana jest raczej za inhibitor kiełkowania i związek warunkujący utrzymywanie spoczynku, podobnie jak kwas abscysynowy (ABA), podczas gdy putrescyna i spermidyna zapewniają prawidłowy przebieg katabolicznej i anabolicznej fazy kiełkowania. Zakłócenie biosyntezy lub katabolizmu poliamin powoduje zaburzenia formowania nasion, często prowadzące do ich aborcji lub wykształcenia nasion niezdolnych do kiełkowania. Mutacje genów kodujących kluczowe enzymy biosyntezy poliamin, a także zmiany aktywności oksydaz poliaminowych opóźniają, a nawet uniemożliwiają kiełkowanie nasion i prawidłowy rozwój siewek. W niniejszej pracy przedstawiono przegląd wyników najnowszych badań dotyczących funkcji poliamin w biologii nasion.

Streszczenie: Prokalcytonina (PCT) jest peptydowym prekursorem kalcytoniny (CT). Oznaczanie PCT ma zastosowanie w diagnostyce i monitorowaniu przebiegu zakażeń bakteryjnych. W przypadku ciężkich zakażeń, takich jak sepsa, stężenie PCT w surowicy może osiągnąć bardzo wysokie wartości (nawet do 1000 ng/ml). Prawidłowe stężenie wynosi poniżej 0,1 ng/ml. Wydzielanie prokalcytoniny odbywa się drogą klasyczną regulowaną lub też alternatywną, pełniącą ważną rolę w zakażeniach bakteryjnych. W pracy przestawiono dostępne metody oznaczania prokalcytoniny, zarówno testy ilościowe jak i jakościowe. Testem odniesienia dla wszystkich dostępnych na rynku oznaczeń ilościowych PCT jest test immunoluminometryczny (ILMA), którego głównym etapem jest reakcja antygenu z przeciwciałem. Zwrócono również uwagę na półilościowe oznaczanie prokalcytoniny za pomocą testów POCT (ang. Point Of Caretesting), których zaletą jest szybkie rozpoznanie zakażenia i podjęcie właściwego leczenia. Na uwagę zasługuje również w pełni zautomatyzowany test do oznaczania prokalcytoniny. Omówiono znaczenie prokalcytoniny w wybranych jednostkach chorobowych układu oddechowego. W zakażeniach bakteryjnych, które mogą prowadzić do zaostrzenia przewlekłej obturacyjnej choroby płuc (POCHP) czy zapaleniach płuc wewnątrzszpitalnych i zewnątrzszpitalnych obserwuje się wzrost stężenia prokalcytoniny w surowicy krwi. Badania wykazują, że PCT może służyć jako marker rokowniczy u pacjentów z zapaleniem płuc związanym z wentylacją mechaniczną. Oznaczanie stężenia PCT wydaje się być istotne u pacjentów z chorobami płuc. Pozwala wykluczyć fałszywie dodatnie rozpoznanie zapalenia i służyć jako kryterium dla podjęcia decyzji o stosowaniu antybiotykoterapii.

Słowa kluczowe: prokalcytonina, pozaszpitalne zapalenie płuc, zakażenie bakteryjne, zakażenie wirusowe, POCHP, szpitalne zapalenie płuc, zapalenie płuc u chorych sztucznie wentylowanych

Receptory i szlaki sygnałowe regulujące symbiozę brodawkową i mikoryzę arbuskularną

Streszczenie: Symbiotyczne oddziaływania pomiędzy roślinami motylkowatymi a ryzobiami inicjowane są przez syntetyzowane w korzeniach i wydzielane do ryzosfery flawonoidy, indukujące u odpowiednich gatunków i szczepów ryzobiów biosyntezę lipo-chito-oligosacharydowych cząstek sygnałowych – nazywanych czynnikami Nod, aktywujących u rośliny-gospodarza proces brodawkowania (nodulacji). Wiązanie czynnika Nod przez odpowiednie białko receptorowe inicjuje szereg odpowiedzi, w tym m.in. wymusza swoiste zmiany w morfologii włośników korzeniowych, polegające na ich skręceniu i deformacji. Zamknięcie bakterii wewnątrz powstającego w końcowym odcinku włośników zagięcia zapoczątkowuje formowanie nici infekcyjnej i organogenezę brodawek korzeniowych, zasiedlanych następnie przez właściwe dla danej rośliny ryzobia. Białkami receptorowymi wiążącymi czynnik Nod, poznanymi dotychczas u czterech gatunków roślin motylkowatych (Lotus japonicus, Medicago truncatula, Glycine max, Pisum sativum), są błonowe, receptorowe kinazy białkowe (LysM-RLK) zawierające: zewnątrzkomórkową domenę z motywami lizynowymi (LysM), pojedynczą helisę transbłonową oraz wewnątrzkomórkową domenę kinazową. Eksperymentalnie dowiedziono, iż właściwym receptorem czynnika Nod, zlokalizowanym w błonie plazmatycznej komórek epidermalnych oraz w błonie nici infekcyjnej, jest heterodimer zbudowany z kinazy i pseudokinazy białkowej, który w L. japonicus tworzą białka LjNFR1 i LjNFR5, w M. truncatula MtLYK3 i MtNFP, w G. max GmNFR1a/b i GmNFR5a/b, a w P. sativum PsSYM i PsSYM10. W aktywacji symbiotycznego szlaku sygnałowego uczestniczy jeszcze inna błonowa kinaza białkowa z zewnątrzkomórkową domeną zawierającą powtórzenia bogate w leucynę (LRR). W badanych roślinach motylkowatych kinazy typu LRR-RLK z cytoplazmatyczną domeną serynowo/treoninowej kinazy białkowej kodują geny: LjSYMRK, MsNORK, MtDMI2, GmNORK, i PsSYM19. Percepcja czynnika Nod aktywuje kaskadę sygnałową, w której funkcjonują trzy nukleoporyny budujące jądrowy kompleks porowy, kodowane przez LjNup133, LjNup85 i LjNENA. Ponadto, w błonach otoczki jądrowej zidentyfikowano dwa typy kanałów K⁺ kodowanych przez LjCASTOR, LjPOLLUX i MtDMI, a w nukleoplazmie poznano kinazę białkową aktywowaną przez Ca²⁺ i Ca²⁺-kalmodulinę (CCaMK) kodowaną przez MtDMI3, LjCCaMK i PsSYM9. Aktywacja kompleksu receptorowego LysM-RLK przez wiążący się z motywami LysM czynnik Nod indukuje w komórkach włośnikowych zmiany w stężeniu Ca2+, które w pierwszych sekundach polegają na powolnym napływie jonów wapnia do cytozolu, by po kilkunastu minutach przerodzić się w długotrwałe, oscylacyjne wahania stężenia Ca²⁺ występujące na terenie nukleoplazmy oraz w przyjądrowej cytoplazmie. Zlokalizowana w jądrze komórkowym CCaMK pełniąca funkcję białka sensorowego rozkodowującego sygnaturę wapniową zawiera trzy funkcjonalne domeny: domenę serynowo/treoninowej kinazy białkowej, domenę autoinhibitorową wiążącą Ca2+-kalmodulinę oraz domenę zbudowaną z trzech motywów EF-hand wiążących Ca²⁺. Technikami biologii molekularnej udało się dotychczas zidentyfikować dwa białka oddziałujące z CCaMK (MtIPD3/LjCYCLOPS i MtVapyrin), które w szlaku sygnałowym położone są poniżej sensorowej kinazy białkowej. Poznano też szereg czynników transkrypcyjnych (NSP1 i NSP2, ERN1 do ERN3 i NIN) funkcjonujących w regulacji infekcji bakteryjnej i organogenezie brodawek. W inicjowaniu formowania brodawek korzeniowych uczestniczą także cytokininy, które w głębszych warstwach kory biorą udział w procesie odróżnicowywania i aktywacji podziałów komórkowych. Dzięki wyselekcjonowaniu odpowiednich mutantów dowiedziono, że receptor cytokinin (LjLHK1/MtCRE1) jest tutaj kluczowym elementem szlaku sygnałowego aktywującego regulatory odpowiedzi (RR) i czynniki transkrypcyjne ERN1, NSP2 i NIN. Zarówno organogeneza brodawek korzeniowych, jak również późniejsza redukcja N₂ do amoniaku, prowadzona przez osiadłe w brodawkach bakteroidy, są dla rośliny-gospodarza dużym obciążeniem energetycznym. W celu zachowania właściwego bilansu energetycznego w roślinach motylkowatych wykształcił się specjalny mechanizm autoregulacji brodawkowania (AON), pozwalający systemowo regulować liczbę powstających brodawek. Obecnie szacuje się, że około 80% roślin naczyniowych wchodzi w oddziaływania symbiotyczne z grzybami mikoryzowymi wspomagającymi roślinę w pobieraniu z gleby wody i soli mineralnych. Mikoryza arbuskularna, ewolucyjnie starsza o około 400 mln lat od symbiozy brodawkowej, zachodzi pomiędzy strzępkami grzybów typu Glomeromycota a korzeniami roślin z różnych grup systematycznych, w tym także roślin motylkowatych. Niezależnie od wielu zasadniczych różnic jakie występują pomiędzy endosymbiozą mikoryzową a symbiozą brodawkową, wyniki badań ostatnich lat dowodzą, iż szereg poznanych dotychczas genów, określanych jako wspólne geny symbiotyczne (SYM), funkcjonuje zarówno w symbiozie bakteryjnej, jak również w mikoryzie arbuskularnej.

Słowa kluczowe: receptory czynników Nod, wspólny symbiotyczny szlak sygnałowy, symbioza brodawkowa, mikoryza arbuskularna

Rola białka FMRP w prawidłowym funkcjonowaniu organizmu oraz patogenezie zespołu łamliwego chromosomu x

Streszczenie: treszczenie: Zespół łamliwego chromosomu X (ang. Fragile X Syndrome - FXS, FRAX) jest jedną z najczęstszych przyczyn występowania genetycznie uwarunkowanej niepełnosprawności intelektualnej (NI). Związany jest z wystąpieniem dynamicznej mutacji w genie FMR1, która powoduje zahamowanie jego ekspresji, a w konsekwencji brak syntezy białka FMRP (ang. Fragile X Mental Retardation Protein). Białko FMRP jest regulatorem biosyntezy białek w organizmie. Uczestniczy w procesie translacji działając jako czynnik hamujący syntezę białek, czynnik stabilizujący transkrypt, a także bierze udział w transporcie mRNA na miejsce docelowej aktywności. Jego aktywność jest szczególnie istotna dla procesu plastyczności synaptycznej (m.in. proces długotrwałego opóźnienia synaptycznego), a tym samym dla mechanizmów uczenia się i wykształcania pamięci długoterminowej. Badania prowadzone na zwierzęcych modelach FXS dały początek koncepcji dotyczącej zależnej od receptorów mGluR patogenezy zespołu łamliwego chromosomu X. Poznanie tego mechanizmu wskazało na zaburzenia plastyczności synaptycznej, jako jedną z podstawowych przyczyn wystąpienia FRAX. Opracowanie skutecznej metody leczenia FXS w oparciu o antagonistów receptora mGluR5 stanowi priorytet w aktualnie prowadzonych badaniach. Testowanie niektórych substancji hamujących działanie receptora, jak chociażby STX209, RO491753 czy AFQ056 weszło w fazę badań klinicznych. Praca stanowi podsumowanie aktualnego stanu wiedzy dotyczącej budowy, aktywności i funkcji białka FMRP oraz jego roli w patogenezie zespołu łamliwego choromosomu X i możliwości leczenia tej choroby.

Słowa kluczowe: niepełnosprawność intelektualna, zespół łamliwego chromosomu X, białko FMRP, gen FMR1

Subkomórkowa relokacja białek PIN a regulowany przez auksyny wzrost i rozwój roślin

Streszczenie: W transporcie auksyny pomiędzy komórkami uczestniczą białka należące do trzech rodzin, a mianowicie: białka z rodziny importerów AUX/LAX, transportery ABCB/PGP oraz białka rodziny eksporterów PIN. Poznane dotychczas białka, różniące się kierunkiem oraz mechanizmem transportu, współdziałają w transporcie auksyny przez błonę plazmatyczną. Jednakże w obrębie poszczególnych tkanek, kierunek przepływu auksyny wyznaczają zasadniczo polarnie rozmieszczone w błonie komórkowej nośniki PIN, których lokalizacja podlega ciągłym, dynamicznym zmianom. Subkomórkowa relokalizacja białek PIN pozostaje pod kontrolą różnorodnych sygnałów wewnątrz- i zewnątrzkomórkowych, które wpływają na zmiany kierunku międzykomórkowego przepływu auksyny. Niezwykłą dynamikę błonowej relokacji transporterów PIN zapewniają: konstytutywny recykling, ukierunkowana relokacja i transcytoza białek – zmiany zachodzące dzięki powtarzającym się procesom endo- i egzocytozy. W regulacji subkomórkowej migracji pęcherzyków transportujących biorą udział monomeryczne białka G z rodziny ARF, RAB i ROP. Wyniki najnowszych badań wykazały, iż w regulacji endocytozy oraz w reorganizacji cytoszkieletu, oprócz białek ROP, uczestniczy także białko wiążące auksynę ABP1. Ponadto, wyniki szeregu doświadczeń dowodzą, iż odwracalna fosforylacja białek PIN odgrywa ważną rolę w wyznaczaniu apikalno-bazalnej polarności tych transporterów, natomiast w zachowaniu polarnego rozmieszczenia białek PIN w błonie komórkowej istotną rolę wydają się odgrywać nieznane jeszcze elementy ściany komórkowej. Szybkie zmiany lokalizacji białek PIN po raz pierwszy obserwowano w komórkach rozwijającego się zarodka. Wykazano, iż w kolejnych fazach rozwoju embrionu, w różnych komórkach ekspresji ulegają co najmniej cztery geny PIN. Bezpośrednio po podziale zygoty w większej komórce białko PIN7 wbudowywane jest do błony po stronie apikalnej, by w stadium 32-komórkowym w komórkach wieszadełka zmienić lokalizację z apikalnej na bazalną. PIN1 pojawia się w komórkach tworzących część środkową zarodka, początkowo jako białko zorientowane apolarnie, lecz w stadium 32-komórkowym, w komórkach wyznaczających położenie przyszłych wiązek przewodzących, jego lokalizacja zmienia się na bazalną. W komórce hypofizy oraz w szczytowej komórce potomnej, ekspresji ulega gen PIN4, którego produkt wbudowywany jest do błony po stronie bazalnej. W stadium sercowatym, w komórkach prekursorowych kolumelli obserwuje się ekspresję genu PIN3. Zawiązki liści i kwiatów, powstające w regionie bocznym merystemu wierzchołkowego pędu, tworzą określony wzorzec filotaksyjny. Kąt 137º, zawarty pomiędzy kolejnymi zawiązkami liści w Arabidopsis thaliana, wyznaczany jest przez sekwencyjnie powstające maksima stężenia auksyny. Innymi słowy, wzorzec filotaksyjny określany jest przez „ogniska auksynowe” tworzące się w komórkach warstwy epidermalnej dzięki polarnie zlokalizowanym białkom PIN1. Auksyna, której stężenie w zawiązkach liści jest stosunkowo wysokie, odprowadzana jest do komórek warstw subepidermalnych, dzięki bazalnie zlokalizowanym tu białkom PIN1. Tak więc, w wyznaczaniu wzorca filotaksyjnego zawiązków liści kluczową rolę odgrywa zarówno polarna lokalizacja białek PIN1, jak również jej kompleksowa reorganizacja względem kolejnych maksimów auksyny tworzonych w warstwie epidermalnej merystemu. Polarny transport auksyny reguluje różnicowanie komórek prokambium zapewniające ciągłość powstającego wzorca wiązek przewodzących. W liściu, w komórkach budujących przyszłe wiązki przewodzące, białko PIN1 jest jedynym eksporterem wyznaczającym kierunek strumienia transportowanej auksyny. W trakcie różnicowania wiązek naczyniowych, w komórkach epidermy białka PIN1 kierują strumień auksyny do punktów konwergencyjnych. Fala auksynowa przemieszczająca się w kierunku wiązki środkowej liścia wyznacza pozycję wszystkich przyszłych wiązek przewodzących. W rozwoju poembrionalnym, wykształcenie specyficznych dla pędów i korzeni organów zachodzi dzięki aktywności merystemów wierzchołkowych pędu i korzenia. W pachwinie każdego liścia powstaje jeden lub kilka merystemów bocznych inicjujących zawiązki pąków spoczynkowych. Aktywacja pąków bocznych pozostaje pod kontrolą polarnego transportu auksyny w pędzie. Kluczową rolę w aktywacji pąka spoczynkowego odgrywa eksport auksyny z zawiązka do pędu, uruchamiany na skutek stopniowej polaryzacja białek PIN1. Strigolaktony hamują aktywację pąków spoczynkowych poprzez obniżenie w komórkach parenchymatycznych towarzyszących ksylemowi poziomu bazalnie zorientowanych białek PIN1. Polarny transport auksyny odgrywa także kluczową rolę w inicjowaniu korzeni bocznych. W komórkach perycyklu, maksima stężenia auksyny wyznaczają pozycję komórek założycielskich inicjujących zawiązki korzeni bocznych. W fazie inicjacji, białka PIN1 są zlokalizowane polarnie w błonie antyklinalnej, natomiast po zmianie kierunku podziałów komórek założycielskich, białka PIN1 ulegają relokalizacji i są wbudowywane do błony od strony wierzchołka przyszłego korzenia.

Słowa kluczowe: auksyny, relokacja białek PIN, auksyna a rozwój roślin

Wpływ podłoży i rusztowań zawierających krzem lub jego związki na osteogenezę in vitro mezenchymalnych komórek macierzystych i komórek osteoprogenitorowych

Streszczenie: Mezenchymalne komórki macierzyste (MSC), szczególnie te obecne w szpiku kostnym, są naturalnym źródłem komórek kościotwórczych – osteoblastów. Dlatego też wiele innowacyjnych eksperymentalnych terapii tkanki kostnej zakłada wykorzystanie komórek MSC w regeneracji tkanki kostnej. Dostarczenie MSC do organizmu wymaga niejednokrotnie odpowiednich podłoży i rusztowań umożliwiających osiadanie oraz wnikanie komórek kościotwórczych oraz komórek wspomagających procesy kościotworzenia. Zapewniają to m.in. podłoża i rusztowania wzbogacone w krzem lub jego związki. Rola krzemu w procesach osteogenezy nie jest do końca poznana. Krzem, dostarczany do organizmu ludzkiego z pokarmem, wpływa pozytywnie na tkankę łączną, w tym m.in. na produkcję kolagenu w tkance kostnej i skórze, oraz stymuluje produkcję składników międzykomórkowej macierzy chrząstki. W pracy omówiono najnowsze doniesienia dotyczące wykorzystania krzemu oraz jego pochodnych w podłożach i rusztowaniach do hodowli komórek kościotwórczych, począwszy od bioaktywnej ceramiki oraz polimerów, kończąc na metalach i biomateriałach naturalnych. Przedstawiono najnowsze przykłady wykorzystania materiałów krzemowych pozytywnie wpływających na procesy osteogenezy in vitro.

Słowa kluczowe: mezenchymalne komórki macierzyste, osteoblasty, osteogeneza, krzem, podłoża i rusztowa

Rola szlaku sygnałowego sonic hedgehog w nowotworzeniu: macierzyste komórki nowotworowe, oporność wielolekowa, angiogeneza