Znajdź zawartość

Geny determinujące kolor okrywy włosowej pudla pomagają także zwalczać infekcje. Przekonali się o tym naukowcy z Uniwersytetu Stanforda, którzy badali DNA setek psów, poszukując mutacji odpowiadających za umaszczenie. Kiedy uzyskaliśmy już mapę genów pudla i zidentyfikowaliśmy odpowiednie geny, czekała nas niespodzianka – opowiada dr Gregory Barsh. Okazało się bowiem, że geny odpowiadające za kolor sierści, czyli wytwarzanie melanokortyny, kontrolują również produkcję białek zwanych defensynami. Jest to rodzina małych peptydów przeciwbakteryjnych. Związki te występują w neutrofilach, a także w komórkach jelita cienkiego oraz komórkach epitelialnych kratni i języka. Wszystkie rodzaje defensyn przenikają przez zewnętrzną i wewnętrzną błonę patogenu, jednocześnie hamując syntezę białek, kwasu nukleinowego i proces oddychania. Naruszenie wewnętrznej błony powoduje "wypływ" zawartości komórki. Do środka dostają się z kolei cząsteczki, których w normalnych okolicznościach tam nie ma. Laboratorium Barsha przez 15 lat zajmowało się badaniem szlaku metabolicznego melanokortyny, m.in. białek i hormonów, które kontrolują ilość wytwarzanych przez organizm melaniny i kortyzolu. Opisywany szlak odgrywa ważną rolę w kontroli wagi ciała i pigmentacji skóry (stąd pomysł Amerykanina na badanie barwy okrywy włosowej u psów). Skoro szlaki metaboliczne defensyn i melanokortyny się pokrywają, pojawia się pytanie o rolę spełnianą przez te ostatnie. Są nazywane defensynami, gdyż ludzie sądzą, że ich funkcja polega na obronie przed patogenami. Nikt jednak nie był w stanie rzeczywiście udowodnić, że defensyny są defensywne. Wg Barsha, rola tych białek nie ogranicza się jedynie do wspomagania układu odpornościowego. Liczba genów defensyny bardzo się zmienia, jeśli przyjrzymy się różnym gatunkom. Podobnego zjawiska nie zaobserwowano w przypadku większości innych genów. Pan doktor przypuszcza, że ich plastyczność może umożliwiać psom (a zapewne także i ludziom) przystosowywanie się do zmian środowiska. Szczególnie ważne byłaby zdolność dostosowywania się do zmian zachodzących szybko w kategoriach ewolucyjnych. Czymś, co posiadło taką umiejętność, są właśnie patogeny. Dlatego zwierzęta i ludzie muszą "postępować" podobnie, by umieć sobie z nimi radzić. Z drugiej strony kolor futra powinien pozwalać na zakamuflowanie się. A to także rodzaj adaptacji do otoczenia, w którym się żyje. Kiedy widzimy u ludzi różnice w zakresie defensyn, powinniśmy też poszukać różnic w wadze ciała, produkcji kortyzolu, a także kolorze włosów, oczu czy skóry.

Badając występujące w naturze peptydy przeciwbakteryjne, biolodzy odkryli, że reguły odnoszące się do ich budowy (porządku i położenia części składowych) przypominają proste zasady gramatyczne. Posługując się "gramatykopodobnymi" regułami działania peptydów, naukowcy skonstruowali 40 nowych antybiotyków. Jest to tym ważniejsze, że wzrasta liczba lekoopornych szczepów bakteryjnych. Połowa nowo uzyskanych związków zwalcza wiele bakterii, a dwa oddziałują nawet na wąglika. Badacze sądzą, że wiele nowych antybiotyków występuje w grupie niewielkich zwalczających bakterie białek, które znajdują się w różnego rodzaju wydzielinach, od jadu skorpiona poczynając, a na ludzkim pocie kończąc. Bakterie nie mogą pokonać tych białek przez prostą mutację, ponieważ oddziałują one na wiele składników ściany komórkowej mikroorganizmu. Naukowcy wiedzą jednak na razie o kilkuset takich naturalnych białkach. Jak do tej pory nie udowodniono, że któreś z nich są na tyle skuteczne i bezpieczne, że można by je zastosować jako antybiotyk u ludzi. Dlatego też Gregory Stephanopoulos i jego zespół z MIT postanowili sztucznie stworzyć tego rodzaju białka. Nawiązując do terminologii gramatycznej, białka uznano za język, a poszczególne aminokwasy za słowa.