Znajdź zawartość

Ultradrobne cząstki przywierają do mikroorganizmów jelitowych, wpływając na ich cykl życiowy, a także komunikację z gospodarzem. Eksperymenty naukowców z Uniwersytetu Jana Gutenberga (JGU) w Moguncji pokazały też, że wiązanie nanocząstek obniża zakaźność Helicobacter pylori, a jak wiadomo, infekcja tym patogenem zwiększa ryzyko zachorowania na raka żołądka. Autorzy artykułu z pisma npj Science of Food przekonują, że ich odkrycia będą stanowić bodziec dla dalszych badań epidemiologicznych i jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, utorują drogę pracom nad specyficznymi suplementami - probiotycznymi nanocząstkami. Jedzenie i wchodzące w skład pożywienia nanocząstki mogą wpływać na równowagę mikrobiom-gospodarz [...]. By obniżyć potencjalne ryzyko i korzystnie oddziaływać na zdrowie, musimy zrozumieć oddziaływania nanocząstek z diety - podkreśla prof. David J. McClements z Uniwersytetu Massachusetts w Amherst. Przed naszym badaniem nikt tak naprawdę nie sprawdzał, czy, a jeśli tak, to w jaki sposób, nanododatki wywierają bezpośredni wpływ na mikroflorę jelitową - dodaje prof. Roland Stauber z JGU. By oddać, co się dzieje z obecnie używanymi bądź przyszłymi nanododatkami do żywności, analizowaliśmy szeroką gamę technicznych nanocząstek o jasno zdefiniowanych właściwościach. Symulując ich podróż przez różne środowiska przewodu pokarmowego, odkryliśmy, że wszystkie testowane nanomateriały są zdolne do wiązania z bakteriami. Wiązanie to ma różne konsekwencje. Z jednej strony pokryte nanocząstkami mikroorganizmy są słabiej rozpoznawane przez układ odpornościowy, co może prowadzić do wzmożonej reakcji zapalnej. Z drugiej jednak okazuje się, że nanocząstki krzemionki hamują zakaźność H. pylori. Uderzające było to, że z różnych produktów spożywczych, np. piwa, potrafiliśmy również wyizolować naturalnie występujące nanocząstki, które dawały takie same skutki. Nanocząstki w naszej codziennej diecie nie są [więc] wyłącznie czymś celowo dodawanym. To także drobiny generowane naturalnie podczas przygotowań/obróbki. Nanocząstki są czymś wszechobecnym - opowiada Stauber. Niemcy mają nadzieję, że dzięki ich odkryciom uda się opracować strategie uzyskiwania i wykorzystywania syntetycznych bądź naturalnych nanocząstek do modulowania mikrobiomu. « powrót do artykułu

Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii opisali białko bakteryjne, które wykazuje 100 mln razy większą wybiórczość w stosunku do lantanowców (wykorzystywanych m.in. w smartfonach metali ziem rzadkich) niż do innych metali, np. wapnia. Ponieważ właściwości fizyczne metali ziem rzadkich są bardzo zbliżone, trudno obrać na cel i zebrać tylko jeden konkretny. Zrozumienie, jak wspomniane białko wiąże się z lantanowcami z tak ogromną wybiórczością, może wskazać metody ich detekcji - podkreśla prof. Joseph Cotruvo Jr. Naukowcy wykryli białko, które nazwali lanmoduliną, w bakterii Methylobacterium extorquens. Występuje ona na liściach i w glebie i odgrywa ważną rolę w obiegu węgla w środowisku. M. extorquens potrzebują lantanowców do prawidłowego działania enzymów, także tych pomagających w przetwarzaniu węgla. Te bakterie potrzebują lantanowców i innych metali, takich jak wapń, do wzrostu. Niezbędne są im metody na pozyskanie wszystkich metali ze środowiska i upewnienie się, że każdy dociera do właściwego miejsca w komórce. Wydaje się, że M. extorquens wypracowały sobie unikatowy sposób na docieranie do lantanowców w otoczeniu, w którym pierwiastki te są o wiele rzadsze niż np. wapń - opowiada Cotruvo. Unikatowa budowa białka, którą Cotruvo określił we współpracy z kolegą z uczelni Scottem Showalterem, może wyjaśniać, czemu lantanowce wiąże ono 100 mln razy lepiej niż wapń. Pod nieobecność metalu białko jest w dużej mierze nieustrukturowane, ale gdy metal występuje, zmienia konformację na kompaktową, dobrze ustrukturowaną. W nowej kompaktowej formie występują 4 motywy "EF-hand". Ludzkie komórki zawierają wiele białek z tymi motywami strukturalnymi; biorą one udział w funkcjach wymagających wykorzystania wapnia, np. w skurczach mięśni czy wyładowaniach neuronów. Białka te wiążą także lantanowce, ale ponieważ u ludzi pierwiastki z tej grupy nie są fizjologicznie istotne, prawdopodobieństwo związania z lantanowcem jest maksymalnie tylko 100 razy większe niż dla wapnia. W kompaktowej formie lanmoduliny w każdym motywie EF-hand w unikatowej pozycji występuje aminokwas prolina. Amerykanie uważają, że może się to przyczyniać do wybiórczości białka w stosunku do lantanowców. Mechanizm wybiórczości w stosunku do lantanowców nie jest jasny, ale sądzimy, że wszystko sprowadza się do strukturalnej zmiany zachodzącej w obecności metalu [zależnej od metalu zmiany konformacji]. Strukturalna zmiana jest istotna dla działania białka; niektóre interakcje mogą wystąpić np. tylko przy jego kompaktowej postaci. By wywołać zmianę konformacji, potrzeba bardzo małej ilości lantanowców i o wiele większej, wykraczającej poza możliwości bakterii, ilości wapnia. Zrozumienie selektywności białka może pomóc w gromadzeniu lantanowców do celów przemysłowych, w tym w ekstrakcji ze ścieków kopalnianych. « powrót do artykułu

Na University of Texas w San Antonio (UTSA) dokonano przełomowego odkrycia, które będzie miało olbrzymie znaczenie dla prac nad nowymi lekami. Odkrycie ma związek z fluorem, który tworzy najsilniejsze, po krzemie, wiązania atomowe z węglem. Fluor, w postaci fluorków, używany jest zarówno do uzdatniania wody pitnej i w pastach do zębów, jak i szeroko stosowany w chemii medycznej do leczenia nowotworów, w antybiotykach, antydepresantach, sterydach i innych lekach. Fluor stosuje się w lekach, gdyż je stabilizuje i zwiększa ich aktywność biologiczną. Przez wiele lat naukowcy z UTSA badali tiole, organiczne związki chemiczne, odpowiedniki alkoholi. W organizmach ssaków tiole mają wpływ na wiele funkcji biologicznych, jak równowaga energetyczna, przesyłanie sygnałów między komórkami, zdrowie serca, stan układu immunologicznego i neurologicznego. Gdy poziomy tioli są stabilne, jesteśmy generalnie w dobrym stanie zdrowia. Gdy rosną i przez dłuższy czas utrzymują się na podwyższonym poziomie, mogą pojawić się takie choroby jak reumatoidalne zapalenie stawów, nowotwory piersi, choroby Alzheimera i Parkinsona. Za regulację poziomu tioli odpowiadają dioksygenaza cysteinowa (CDO) i dioksygenaza cystaminowa (ADO). Gdy poziom tioli rośnie, CDO i ADO tworzą wzmacniacze katalizy, które szybko usuwają nadmiar tioli z organizmu. Jako, że nie wiadomo dokładnie, w jaki sposób te wzmacniacze są tworzone, uczeni z UTSA postanowili to zbadać. I wówczas dokonali ważnego odkrycia. Na potrzeby swoich badań stworzyli nową formę CDO z wyjątkowo silnymi wiązaniami węgiel-fluor. Sądzili, że enzymy nie będą w stanie rozerwać tych wiązań i nie powstanie wzmacniacz. Okazało się jednak, że zmodyfikowane CDO nadal było w stanie rozerwać wiązania i stworzyć katalizator. W ten sposób po raz pierwszy wykazano, że wiązania węgiel-fluor mogą być rozrywane w proteinach na drodze utleniania. To zaś oznacza, że w organizmie człowieka również może zachodzić taki proces. To bardzo ważne odkrycie. Ponad 20% leków zawiera fluor. Wiązania węgiel-fluor są odporne na procesy metaboliczne w organizmie, przez co zawierający je lek może dłużej w nim przebywać. Fluorek pomaga też lekom na przenikanie przez ściany komórkowe. Od dawna sądzono, że wiązania węgiel-fluor są odporne na zrywanie. Najnowsze odkrycie pokazuje, że tak nie jest, mówi Michael Doyle, dziekan wydziału Chemii Medycznej na UTSA. Okazuje się zatem, i jest to odkrycie niezwykle ważne dla rozwoju leków, że wiązania C-F mogą być w organizmie mniej trwałe niż sądzono, a tym samym słabiej chronią substancje lecznicze przed procesami metabolicznymi organizmu. « powrót do artykułu