Znajdź zawartość
Wyświetlanie wyników dla tagów 'enzym' .
Znaleziono 54 wyników
-
Naukowcy z Worcester Polytechnic Institute (WPI) wykorzystali enzym obecny w czerwonych ciałkach krwi do stworzenia samonaprawiającego się betonu, który jest czterokrotnie bardziej wytrzymały niż tradycyjny beton. Ich osiągnięcie nie tylko wydłuży żywotność betonowej infrastruktury, ale pozwoli też na uniknięcie kosztownych napraw. Wykorzystany enzym reaguje na obecność dwutlenku węgla, tworząc wraz z nim kryształy węglanu wapnia, naśladujące strukturę, wytrzymałość i inne właściwości betonu. Pojawiające się pęknięcia są więc samoistnie łatane, struktura ulega więc naprawie, zanim pojawią się większe problemy. Jeśli niewielkie pęknięcia betonu są automatycznie naprawiane w miejscu pojawienia się, nie dojdzie do ich powiększenia się i pojawienia się problemów, które będą wymagały naprawy lub wymiany konstrukcji. Brzmi to jak z powieści science-fiction, jednak to prawdziwe rozwiązanie poważnego problemu budowlanego, mówi profesor Nima Rahbar, główny autor artykułu opublikowanego na łamach Applied Materials Today. Rahbar i jego zespół wykorzystali enzymy z grupy anhydraz węglanowych (CA), które odpowiadają za szybki transport dwutlenku węgla z komórek do krwi. CA został dodany do cementu. Działa on jak katalizator, który w połączeniu z CO2 tworzy kryształy węglanu wapnia. Ich struktura jest podobna do struktury betonu. Gdy w betonie pojawiają się pęknięcia, dochodzi do kontaktu enzymu z atmosferycznym CO2 i wypełniania pęknięcia. Szukaliśmy naturalnego składnika, który powoduje najszybszy transfer CO2 i okazał się nim enzym CA. Enzymy w naszych organizmach reagują niezwykle szybko, mogą więc być używane do naprawy i wzmacniania struktur betonowych, mówi Rahbar. Nowy beton w ciągu 24 godzin naprawia pęknięcia w skali milimetrów. To dziesiątki razy szybciej niż inne proponowane rozwiązania tego typu. « powrót do artykułu -
Uczeni z Rensselaer Polytechnic Institute opracowali specjalną powłokę dla narządzi chirurgicznych, ścian szpitalnych i innych przedmiotów, która zabija gronkowca złocistego opornego na metycylinę (MRSA). Bakteria ta jest odpowiedzialna za olbrzymią liczbę zakażeń szpitalnych. Co ciekawe, do stworzenia powłoki wykorzystano naturalnie występujący enzym. Budujemy na naturze - powiedział Jonathan S. Dordick, profesor z Center for Biotechnology & Interdisciplinary Studies. Mamy tutaj system zawierający enzym, który jest bezpieczny w stosowaniu, nie wykształca się nań oporność i nie zagraża środowisku. Gdy MRSA wejdzie z nim w kontakt, ginie - dodaje uczony. Podczas testów na powierzchnię pomalowaną standardową lateksową farbą zawierającą wspomniany enzym nałożono roztwór zawierający MRSA. Po 20 minutach wszystkie bakterie zginęły. Powłoka, o której mowa, składa się z nanorurek wymieszanych z lizostafiną. To enzym wykorzystywany przez nieszkodliwe dla człowieka szczepy gronkowców do obrony przed gronkowcem złocistym. Powłoka z lizostafiną ma olbrzymie zalety w porównaniu do podobnych rozwiązań. Jest szkodliwa tylko dla MRSA, nie wykorzystuje antybiotyków, nie wydziela szkodliwych środków chemicznych do środowiska i nie zbija się z czasem z grupy. Pokryte nią przedmioty mogą być myte bez obawy utraty właściwości przez powłokę. Jest ona też łatwa w przechowywaniu. W postaci suchej przed nałożeniem może być przechowywana przez pół roku. Profesorowie Jonathan S. Dordick i Ravi Kane, którzy opracowali nową powłokę, mówią, że korzystali z wcześniejszych wieloletnich badań nad łączeniem enzymów z polimerami. Już wcześniej odkryli, że enzymy są bardziej stabilne i gęściej upakowane gdy najpierw połączy się je z nanorurkami, a dopiero później z polimerami niż w sytuacji, kiedy łączone są bezpośrednio z polimerami. Gdy to odkryli, zaczęli szukać praktycznego zastosowania dla wyników swoich prac. Zadaliśmy sobie pytanie - gdzie enzymy mogą być wykorzystana przeciwko bakteriom - mówi Dordick. Uczeni natychmiast pomyśleli o lizostafinie i MRSA. Lizostafina działa wyjątkowo selektywnie. Nie zwalcza innych bakterii i nie jest toksyczna dla ludzkich komórek - dodaje uczony.
-
Zmora otyłych: cząsteczka, która zapobiega spalaniu tłuszczu
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Zdrowie i uroda
HIF-1 - czynnik indukowany przez hipoksję - był dotąd znany jako jedno z najważniejszych białek odpowiedzialnych za odpowiedź komórki na brak tlenu. Najnowsze badania zespołu z Politechniki Federalnej w Zurychu pokazują, że HIF-1 hamuje także spalanie tłuszczu, co sprzyja otyłości. Szwajcarzy wykazali, że HIF-1 jest aktywny w adipocytach białej tkanki tłuszczowej. To sprawia, że tłuszcz nie znika nawet po zmianie diety. Wysokie stężenia czynnika indukowanego przez hipoksję występują u pacjentów z masywną otyłością. Na szczęście proces jest odwracalny. HIF-1 zawsze pojawia się, gdy tkanka znacznie powiększa się w krótkim czasie i staje się przez to niedotleniona. Odnosi się to zarówno do tkanki nowotworowej, jak i tłuszczu brzusznego. Mechanizm HIF-1 występuje u wszystkich kręgowców i we wszystkich typach komórek. Indukując wytwarzanie wielu cytokin, m.in. VEGF (czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego), pozwala komórce przetrwać w warunkach hipoksji. Ponieważ mitochondria uzyskują energię w czasie utleniania, komórki przestawiają się na glikolizę. Zespół Wilhelma Kreka wykazał, że podjednostka α białka HIF-1 jest krytyczna dla podtrzymania otyłości i związanych z nią patologii, w tym nietolerancji glukozy, insulinooporności i kardiomiopatii. HIF-1α wykonuje swe zadanie, hamując beta-oksydację kwasów tłuszczowych w macierzy mitochondriów (w procesie tym powstają równoważniki redukcyjne służące do uzyskania w łańcuchu oddechowym magazynującego energię ATP). Udaje się to m.in. dzięki transkrypcyjnej represji enzymu sirtuiny-2, która przekłada się na obniżoną ekspresję genów beta-oksydacji i mitochondriów. Szwajcarzy prowadzili badania na myszach, którym podawano wyłącznie wysokotłuszczową karmę. Gdy zwierzęta w krótkim czasie znacznie przytyły, w ich tkance tłuszczowej wykryto duże stężenia HIF-1. Oznacza to, że wskutek kiepskiego krążenia jej komórkom zaczęło doskwierać niedotlenienie. Gdy HIF-1 "wyłączono", myszy przestały tyć, nawet gdy ich dieta nadal obfitowała w tłuszcze. Kiedy zwierzęta przestawiano na zwykłą karmę, zaczęły chudnąć. Znikał nawet tłuszcz zgromadzony wokół serca. W dodatku nie był on przenoszony na inne narządy. W próbkach tkanki tłuszczowej pobranych od otyłych i szczupłych ludzi zaobserwowano ten sam wzorzec. U badanych z nieprawidłową wagą ciała stężenie HIF-1 było wysokie, a SIRT-2 niskie. U osób z prawidłową wagą wykrywano jedynie śladowe ilości HIF-1 (prawdopodobnie dlatego, że warunkach prawidłowego poziomu tlenu - normoksji - produkowany przez komórkę HIF-1α powinien być degradowany przez układ proteosomów). Ponieważ HIF-1 nie eliminuje enzymu SIRT-2 całkowicie, jego chemiczna aktywacja u pacjentów z nadwagą/otyłością mogłaby wymusić spalanie kwasów tłuszczowych. -
Pod nieobecność biglikanu - proteoglikanu występującego w śródmiąższu oraz na powierzchni komórek chrząstek, kości i skóry - synapsy płytki nerwowo-mięśniowej myszy zaczynają się rozpadać ok. 5 tyg. po narodzinach. Wprowadzenie biglikanu do hodowli komórkowej pomagało ustabilizować niedawno powstałe synapsy. Naukowcy z Brown University zaznaczają, że ich odkrycia będzie można wykorzystać w terapii stwardnienia zanikowego bocznego (ang. amyotrophic lateral sclerosis, ALS) czy rdzeniowego zaniku mięśni (ang. spinal muscular atrophy, SMA). Wcześniejsze badania pokazały, że biglikan zapobiega utracie funkcji mięśni w dystrofii mięśniowej Duchenne'a. Teraz okazuje się, że jest także kluczowym graczem w procesie podłączania nerwów do mięśni. To, co płytki motoryczne robią sekunda po sekundzie, jest istotne dla kontrolowania przez mózg ruchów, a także dla długoterminowego zdrowia zarówno mięśni, jak i neuronów ruchowych - opowiada Justin Fallon. W ramach poprzednich badań Fallon ustalił, że u myszy z tą samą mutacją co u pacjentów z dystrofią Duchenne'a biglikan wspiera aktywność utrofiny - białka znacznie ograniczającego degradację mięśni. Ponieważ ma ona podobną budowę do dystrofiny, której chorzy nie wytwarzają, przejmuje jej zadania. W ramach najnowszego studium Amerykanie odkryli, że biglikan wiąże się i pomaga aktywować enzym zwany MuSK. Działa on jak główny regulator innych białek, które tworzą i stabilizują płytkę nerwowo-mięśniową. U zmodyfikowanych genetycznie myszy, u których nie dochodziło do ekspresji biglikanu, płytki nerwowo-mięśniowa początkowo powstawały, ale 5 tygodni po porodzie z dużym prawdopodobieństwem rozpadały się. Eksperymenty pokazały, że u gryzoni "bezglikanowych" aż 80% synaps należało uznać za niestabilne. U zwierząt tych wykryto więcej anomalii, np. nieprawidłowo rozmieszczone receptory czy dodatkowe fałdy błony podsynaptycznej. Sądzimy, że te dodatkowe fałdy są pozostałościami wcześniejszych miejsc synaptycznych. Fallon i inni wyliczyli, że u myszy pozbawionych biglikanu poziom MuSK w synapsach płytki ruchowej był 10-krotnie niższy niż w grupie kontrolnej.
-
Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine odkryli, w jaki sposób lizozym z łez unieszkodliwia o wiele większe od siebie bakterie. Okazuje się, że enzym dysponuje "szczękami", za pomocą których przegryza się przez rzędy ścian komórkowych. Szczęki odgryzają ściany komórkowe bakterii, które próbują się dostać do oczu i wywołać infekcję - tłumaczy prof. Gregory Weiss. Lizozym można porównać do buldoga, który nie chce odpuścić, uczepiwszy się nogawki czyichś spodni. Zasadniczo wycina sobie drogę przez ścianę komórkową bakterii. Weiss i prof. Philip Collins rozszyfrowali zachowanie białka, budując jeden z najmniejszych na świecie tranzystorów - 25-krotnie mniejszy od stosowanych w laptopach czy smartfonach. Pojedyncze lizozymy przytwierdzano do obwodu. Nasze obwody są mikrofonami wielkości molekuły. To jak stetoskop do osłuchiwania serca, z tym że my słuchaliśmy pojedynczej cząsteczki białka - opowiada Collins. Naukowcy przyczepili cząsteczkę enzymu do przymocowanej do obwodu elektrycznego węglowej nanorurki. Kiedy przepuszczono przez niego prąd, nanorurka utworzyła miniaturowy mikrofon. Dzięki temu dało się podsłuchiwać enzym w czasie "przegryzania". W miarę jak lizozym przemieszcza się po powierzchni bakterii, wykonuje "chapnięcia", które są połączone z ruchem [na zasadzie odrzutu]. Każde ugryzienie tworzy nową minidziurkę, aż wreszcie powstaje wyrwa [...] i mikrob eksploduje - wyjaśnia Weiss. Wygryzanie zachodzi w stałym rytmie: jeden krok to otwieranie "szczęk", a dwa zamykanie. Zespół prowadził eksperymenty na wariantach lizozymu T4. Doprowadzono do ich nadekspresji u bakterii E. coli. Do pałeczek okrężnicy wprowadzono plazmid lizozymu. Naukowcy sądzą, że rozwiązanie, nad którym pracowali wiele lat, będzie można wykorzystać w wykrywaniu molekuł nowotworowych. Jeśli będzie można wykryć pojedyncze cząstki związane z nowotworem, oznacza to postawienie diagnozy na bardzo wczesnym etapie. Dysponowanie taką metodą zwiększy liczbę wyleczonych pacjentów i obniży koszty terapii.
-
"Trojańska" metoda na skuteczniejszą i mniej szkodliwą radioterapię
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Medycyna
Zespół z Georgia Health Sciences University (GHSU) opracował metodę na ograniczenie zdolności komórek nowotworu do reperowania śmiertelnych uszkodzeń DNA wywołanych radioterapią. Można w ten sposób zwiększyć skuteczność napromienienia, ograniczając przy tym skutki uboczne. Radioterapia to wspaniała metoda, problemem są efekty uboczne. Uważamy, że [nasz wynalazek] to metoda na wywołanie śmierci tej samej liczby komórek nowotworowych mniejszą dawką promieniowania lub użycie tej samej dawki i być może wyleczenie pacjenta, który wcześniej nie miał szans na wyzdrowienie - tłumaczy dr William S. Dynan. Napromienianie powoduje rozpad podwójnej helisy DNA. Ponieważ jednak z różnym poziomem promieniowania stykamy się praktycznie wszędzie - od jedzenia po powietrze i glebę - wszystkie komórki, w tym nowotworowe, dysponują mechanizmami zapobiegającymi śmiertelnemu rozbiciu DNA. Naukowcy z GHSU przezwyciężyli te naturalne mechanizmy, opakowując przeciwciała folanami, które z łatwością dostają się do większości komórek, zwłaszcza nowotworowych. Sporo komórek nowotworowych, w tym badanych przez Amerykanów komórek raka płuc, dysponuje dużą liczbą receptorów folanów, przez co to do nich trafia gros "ładunku". Wcześniej badania nad ograniczeniem szkodliwości radioterapii koncentrowały się na receptorach na powierzchni. Dynanowi zależało jednak na stworzeniu konia trojańskiego o bardziej bezpośrednim działaniu. Akademicy połączyli fragment przeciwciała ScFv 18-2 z folanami. Po związaniu z receptorem folanowa główka opakowania nakierowuje się na jądro komórkowe. Zmiana warunków chemicznych we wnętrzu komórki prowadzi do rozerwania wiązania między ScFv 18-2 a folanem, dzięki czemu przeciwciało może zaatakować regulatorowy region kinazy białkowej zależnej od DNA - enzymu przeprowadzającego naprawę uszkodzeń DNA. Łączymy docelową molekułę z transporterem - tłumaczy Dynan. Strategia ta obiera na cel jeden z kluczowych enzymów, dlatego naprawa staje się trudniejsza - uzupełnia Shuyi Li. Naukowy duet podkreśla, że w ten sposób bezpośrednio do komórek nowotworowych można dostarczyć dowolną ilość i liczbę leków. W przyszłości panowie zamierzają poszukać innych punktów dostępu do komórek oraz najskuteczniejszych form opakowania. Ponieważ zakończył się etap badań na hodowlach komórkowych, teraz rozpoczną się eksperymenty na zwierzętach. Podejście Dynana i Li naśladuje endocytozę. Pozwala ona na przetransportowanie do komórki np. białek, które ze względu na rozmiary nie dostałyby się tu inną drogą, muszą więc polegać na tworzeniu się wakuol. -
Wiadomo już, za pośrednictwem jakiego szlaku molekularnego siła mechaniczna nasila u myszy bliznowacenie. Odkrycie naukowców ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Stanforda może doprowadzić do powstania nowych metod terapii chorób zwłókniających, w tym zwłóknienia płuc, czy o podłożu zapalnym, np. reumatoidalnego zapalenia stawów (Nature Medicine). Myszy zmodyfikowano genetycznie w taki sposób, by nie występował u nich enzym aktywowany przez siłę mechaniczną - kinaza płytek przylegania (ang. focal adhesion kinase, FAK). Okazało się, że po nacięciu powłok skórnych stan zapalny i włóknienie były u nich znacznie słabiej zaznaczone niż w grupie kontrolnej. Amerykanie zauważyli, że podobne zjawiska wystąpiły u gryzoni, u których za pomocą związku organicznego o nazwie PF-573228 zablokowano działanie enzymu. Działo się tak, bo dzięki niemu komórki wyczuwają zmiany w środowisku mechanicznym. Stan zapalny stanowi ważną część gojenia, jest jednak także związany z bliznowaceniem. Mimo że opisano chemiczne mechanizmy prowadzące do zapalenia, siłami mechanicznymi jako stymulatorami odpowiedzi biologicznej i celem terapeutycznym właściwie się nie zajmowano. A by zadziałała taka siła, wystarczy przecież, żeby pacjent się poruszał, rozciągając i przemieszczając brzegi rozcięcia skóry. Środowisko fizyczne - środowisko sił mechanicznych, które utrzymują nasze komórki razem - nie było brane poważnie jako źródło stanu zapalnego i włóknienia - podkreśla dr Geoffrey Gurtner. Wcześniej trudno było rozstrzygnąć, czy FAK spełnia jakąś rolę w bliznowaceniu i przebiegu stanu zapalnego. Zespół Gurtnera ustalił ponad wszelką wątpliwość, że tak. Podczas eksperymentów u genetycznie zmodyfikowanych myszy z ranami skóra goiła się normalnie, ale powstawało mniej blizn. Dziesięć dni po nacięciu skóry, w porównaniu do grupy kontrolnej, odnotowano o 48% mniej komórek tkanki bliznowatej. Podczas badań w probówkach stwierdzono, że mysia tkanka bliznowata, w której brakowało FAK, nie reagowała normalnie na bodźce mechaniczne i wydzielała o wiele mniej mediatorów zapalnych.
-
Naukowcy zidentyfikowali białko będące przełącznikiem płodności. Kobiety z niepłodnością o nieustalonej przyczynie mają wysokie stężenia enzymu SGK1, natomiast niski poziom białka zwiększa ryzyko poronienia częstego. Specjaliści z Imperial College London pobrali próbki endometrium od ponad 100 kobiet. Prowadzili też badania na myszach, podczas których zauważyli, że w okresie , kiedy może dojść do zapłodnienia, stężenie SGK1 w nabłonku macicy spada. Zespół ustalił ponadto, że gdy do endometrium wprowadzi się dodatkową kopię genu SGK1, zwiększając w ten sposób ilość enzymu, gryzonie nie mogą zajść w ciążę. Wg Brytyjczyków, oznacza to, że spadek poziomu SGK1 jest konieczny, by zwiększyła się receptywność macicy w stosunku do zarodka. Jeśli stężenie SGK1 pozostanie niskie także ciąży, pojawiają się problemy z jej donoszeniem. Kiedy w ramach eksperymentów naukowcy z ekipy profesora Jana Brosensa zablokowali działanie genu SGK1, myszy bez problemu zachodziły w ciążę, ale wydawały na świat mniejsze mioty i wykazywały objawy krwotoków. Sugeruje to, że przy niedoborach enzymu rośnie ryzyko poronień. Nasze badania na myszach pokazują, że czasowy zanik SGK1 w tzw. płodnym okienku jest zjawiskiem krytycznym dla zajścia w ciążę. Próbki tkankowe pobrane od ludzi wskazują, że poziom enzymu SGK1 pozostaje wysoki u części kobiet, które mają problem z zajściem w ciążę. [...] W przyszłości będziemy mogli leczyć tę postać niepłodności, obmywając nabłonek macicy przed procedurą zapłodnienia in vitro lekami blokującymi SGK1. Po zapłodnieniu błona śluzowa macicy przekształca się w doczesną ciążową. Akademicy z Imperial College London uważają, że niedobór SGK1 w czasie ciąży może upośledzać zdolność komórek doczesnej do zabezpieczania się przed stresem oksydacyjnym (ekspozycją na działanie reaktywnych form tlenu i jej skutkami).
-
Kanadyjczycy odkryli nową funkcję dobrze znanego enzymu, która pozwala uchronić organizm osoby z niedokrwistością przed uszkodzeniami narządów, a nawet śmiercią. Dr Greg Hare ze Szpitala św. Michała w Toronto podkreśla, że spostrzeżenia dotyczące neuronalnej syntazy tlenku azotu (oznaczanej jako nNOS lub NOS1) są niezmiernie ważne, ponieważ na świecie aż 1 osoba na 4 ma anemię. Anemia to niższa od normy wartość hemoglobiny lub erytrocytów. Przypomnijmy, że erytrocyty przenoszą tlen. Jest to możliwe dzięki hemoglobinie, która nietrwale wiąże się z tlenem. Enzym nNOS występuje w komórkach nerwowych. Wytwarza tlenek azotu(II), który w ośrodkowym układzie nerwowym jest neuromodulatorem (wpływa np. na pamięć), a ośrodkowym układzie nerwowym działa jak neuroprzekaźnik. Od jakiegoś czasu wiadomo, że ekspresja nNOS zwiększa się w wyniku lokalnego niedokrwienia i hipoksji, jednak dopiero teraz zespół Hare'a odkrył, że gdy pacjent ma niedokrwistość, nNOS zwiększa zdolność organizmu do reagowania/przystosowywania się do niskiego poziomu tlenu i sprawia, że życiodajny gaz jest skuteczniej dostarczany do tkanek. Kanadyjczycy zauważyli, że u anemicznych myszy stężenie nNOS wzrasta, a gdy zwierzęta pozbawi się tej izoformy syntazy, umierają przedwcześnie z wyższym poziomem hemoglobiny.
-
Dużo tłuszczu + brak enzymu = niewydolność serca
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Zdrowie i uroda
Dieta wysokotłuszczowa szkodzi. Ale za pośrednictwem jakich mechanizmów? Podczas eksperymentów na myszach Amerykanie wykazali, że przy braku enzymu HDAC3, który reguluje ekspresję genów istotnych dla metabolizmu tłuszczów i wytwarzania energii, dochodzi do rozwoju kardiomiopatii przerostowej ze wszystkim jej konsekwencjami. Zespół doktora Mitchella Lazara ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Pensylwanii zademonstrował, że u myszy pozbawionych HDAC3 pod wpływem wysokotłuszczowej karmy dochodzi do szybkiego przyrostu grubości mięśnia sercowego i niewydolności serca. Jeśli zostanie potwierdzone, że u ludzi występuje podobne zjawisko, w przyszłości modulowanie aktywności enzymu stanie się celem oddziaływania nowej klasy leków. Lazar i inni zauważyli, że u myszy pozbawionych HDAC3 dochodzi do osłabienia ekspresji genów kontrolujących przetwarzanie tłuszczów i produkcję energii. Gdy takie zwierzęta jedzą pokarm wysokotłuszczowy, ich serce nie jest w stanie pozyskać wystarczająco dużo energii i dlatego nie pompuje skutecznie krwi. Te same myszy tolerują normalną dietę równie dobrze jak gryzonie niezmutowane. HDAC3 jest pośrednikiem, który zabezpiecza myszy przed spustoszeniami wywołanymi dietą wysokotłuszczową – wyjaśnia Lazar, dodając, że enzymy HDAC kontrolują ekspresję genów, regulując dostępność chromatyny. Kiedy zwierzę je, zmienia się metabolizm. Pokarm nie modyfikuje jednak genomu, ale tzw. epigenom, czyli molekularne markery na chromatynie, które oddziałują na ekspresję genów przez kształtowanie stopnia upakowania. Wcześniejsze badania naukowców z University of Texas Southwestern Medical Center zademonstrowały, że jeśli HDAC3 usunie się z tkanki serca w trakcie rozwoju płodowego, u zwierząt pojawia się kardiomiopatia przerostowa, doprowadzająca zwykle do zgonów w pierwszych miesiącach życia. Wiedząc, co dzieje się w przypadku embrionów, Lazar i inni chcieli sprawdzić, co się stanie, gdy do delecji (usunięcia) genu HDAC3 dojdzie już po narodzinach. Na zwykłej karmie zmodyfikowane genetycznie gryzonie żyły tak samo długo jak zwykłe myszy, choć w ciągu życia w tkance ich serca akumulował się tłuszcz. Gdy jednak stosowano dietę wysokotłuszczową, stan zdrowia gryzoni szybko się pogarszał i w ciągu kilku miesięcy umierały z powodu kardiomiopatii przerostowej i niewydolności serca. Aby zrozumieć, czemu się tak dzieje, zespół porównał ekspresję genów u młodych mutantów i ich rodzeństwa. Wtedy właśnie zauważono, że dochodzi do spadku ekspresji genów istotnych dla metabolizowania tłuszczu. W przyszłości ekipa chce zbadać związek diety i epigenetyki na poziomie molekularnym. Trzeba też ustalić, czy u miłośników typowej zachodniej diety zachodzą takie same zjawiska jak u myszy. -
Naukowcy ze Szkoły Medycznej Case Western Reserve University zespolili za pomocą przeszczepu fragmentu nerwu obwodowego dwa końce przerwanego rdzenia kręgowego i zregenerowali za pomocą enzymu utracone połączenia z przeponą. Dzięki temu przywrócili oddech dorosłemu gryzoniowi. Zespół prof. Jerry'ego Silvera przywrócił od 80 do ponad 100% funkcji oddechowej. Akademicy mają nadzieję, że już wkrótce rozpoczną się testy kliniczne. To bardzo ważna kwestia dla osób z urazem górnej części rdzenia, które oddychają dzięki respiratorom. Niestety, przewlekłe wentylacja mechaniczna wiąże się z śmiertelnym często zapaleniem płuc (ang. Ventilator-Associated Pneumonia, VAP). Przeszczepiając kawałek nerwu kulszowego, od wieku chirurdzy potrafią odnowić działanie uszkodzonych nerwów obwodowych w rękach lub nogach. Dotąd nie udawało się to jednak w przypadku rdzenia. Ok. 20 lat temu Silver zauważył, że po urazie rdzenia w bliznowaceniu bierze udział wchodzący w skład tkanki chrzęstnej proteoglikan, złożony z rdzenia białkowego połączonego kowalencyjnie z łańcuchami siarczanu chondroityny (ang. Chondroitin sulfate proteoglycans, CSPGs). To właśnie CSPGs nie dopuszczają do regeneracji aksonów i ich ponownego łączenia. Skądinąd Silver wiedział, że Gram-ujemna bakteria odmieniec pospolity (Proteus vulgaris) wytwarza rozkładający takie struktury enzym chondroitynazę ABC. W ramach wcześniejszych testów ustalił, że enzym odcina łańcuchy cukrowe siarczanu chondroityny i toruje drogę regeneracji nerwów. W ramach najnowszego eksperymentu naukowcy zastosowali pomostowanie kawałkiem nerwu obwodowego. Łączono rdzeń przerwany na wysokości drugiego kręgu szyjnego (obrotnika). W wyniku urazu sparaliżowaniu uległa połowa przepony. Naukowcy wstrzyknęli chondroitynazę ABC, która utworzyła prześwit w tkance bliznowatej w okolicach wstawki. W obrębie przeszczepu kluczową rolę odgrywały tworzące osłonkę mielinową komórki Schwanna. Kierowały regeneracją i stanowiły wsparcie dla odtwarzających się nerwów rdzeniowych. Pomost przerósł pęczek 3 tys. włókien osiowych, z których 400-500 pozwoliło obejść uszkodzone neurony ruchowe nerwu przeponowego. Tutaj także chondroitynaza ABC zapobiegła bliznowaceniu i sprzyjała procesowi regeneracji. Wszystkie włókna spinają się z interneuronami i w jakiś sposób niechciana aktywność zostaje odfiltrowana, lecz sygnały dotyczące oddechu przechodzą. Rdzeń kręgowy jest sprytny. Trzy miesiące po zabiegu testy aktywności nerwów i mięśni ujawniły, że zwierzę odzyskało od 80 do ponad 100% funkcji oddechowej. Po upływie pół roku od operacji jej skutki nadal się utrzymywały. http://www.youtube.com/watch?v=1YKVOAkdInM
-
Specjaliści z Uniwersytetu w Cardiff opracowali nową technikę, która pozwala zwalczyć lekooporne bakterie i jednocześnie ochronić pacjentów przed niepożądanymi efektami ubocznymi. Zespół dr Elaine Ferguson ze Szkoły Stomatologii zastosował połączone z kolistyną (antybiotykiem należącym do polimyksyn) biodegradowalne nanopolimery. Mimo zdolności zwalczania bakterii dysponujących zapewniającym antybiotykooporność enzymem zwanym metalo-β-laktamazą z Nowego Delhi (ang. New Delhi metallo-beta-lactamase 1, NDM-1), wykorzystanie kolistyny było bardzo ograniczone ze względu na jej neuro- i nefrotoksyczność. Naukowcy z Cardiff mają nadzieję, że nowa metoda pomoże przywrócić do łask nie tylko kolistynę, ale i inne z różnych względów zapomniane leki, zwłaszcza że jak zauważa Ferguson, pomimo intensywnych badań w ciągu ostatnich 30 lat opracowano tylko dwie nowe klasy antybiotyków. Polimer jak tarcza osłania cząsteczkę leku, sprawiając, że jest ona mniej toksyczna dla organizmu. W zainfekowanych miejscach występuje zaś enzym, który usuwa polimer, aktywując medykament wtedy i tam, gdzie jest potrzebny. Ferguson wspomagali naukowcy rozmaitych specjalności z jej własnej uczelni, a także koledzy z Uniwersytetu Bristolskiego.
-
Zdolność organizmu do rozkładania leków wydaje się ściśle powiązana z wystawieniem na oddziaływanie promieni słonecznych. Oznacza to, że może się zmieniać wraz z porami roku. Badacze z Karolinska Institutet uważają, że zaobserwowane zjawisko pozwoli wyjaśnić część indywidualnych różnic w działaniu leków, a także mechanizmy wpływu środowiska na radzenie sobie przez organizm z toksynami. W ramach studium wykorzystano wyniki badania ponad 70 tys. próbek krwi od pacjentów, którzy po przeszczepie zostali poddani monitoringowi poziomu leków immunosupresyjnych (chorym po przeszczepie wątroby podawano takrolimus, a osobom z przeszczepioną nerką sirolimus). Próbki pobrane zimą porównano z próbkami z lata. Pogłębiona analiza wykazała, że wzorzec zmian stężenia immunosupresantów odzwierciedlał zmiany poziomu witaminy D w organizmie, a jej postać endogenna powstaje z prowitaminy w skórze pod wpływem promieniowania ultrafioletowego. Szwedzi zauważyli, że najwyższemu poziomowi witaminy D w roku towarzyszyło najniższe stężenie leków. Naukowcy sądzą, że witamina D aktywuje system detoksykacji wątroby, zwiększając ilość enzymu CYP3A4 (cytochromu P450 3A4). Ten z kolei rozkłada takrolimus i sirolimus. Jeśli nasila się rozkładanie leku, aby osiągnąć ten sam efekt, trzeba podać większą dawkę leku. W przyszłości musimy przeprowadzić więcej badań, by to potwierdzić, ale CYP3A4 jest uważany za jeden z najważniejszych enzymów rozkładających leki i wyniki mogą mieć znaczenie dla wielu preparatów – wyjaśnia Jonatan Lindh z Wydziału Medycyny Laboratoryjnej. Wpływ witaminy D na CYP3A4 zademonstrowano wcześniej na hodowlach komórkowych. Teraz jednak po raz pierwszy pokazano, że badany mechanizm oddziałuje na farmakoterapię pacjentów, ponieważ kontakt ze słońcem kształtuje ich wrażliwość na leki.
-
Tatutomycetyna, antybiotyk znany ze swojego działania immunosupresyjnego, może także pomóc specjalistom w opracowaniu leku przeciwnowotworowego. Okazuje się bowiem, że oddziałuje na enzym, fosfatazę SHP2, który odgrywa ważną rolę w namnażaniu i różnicowaniu komórek. Skądinąd wiadomo, że mutacje SHP2 wywołują kilka rodzajów białaczek i guzów litych (Chemistry and Biology). Pierwotnie zespół ze Szkoły Medycznej Indiana University chciał określić, w jaki sposób tatutomycetyna wywiera swój immunosupresyjny wpływ. Przypadkowe odkrycie jest tym ważniejsze, że SHP2 należy do grupy fosfataz tyrozynowych, które stanowią ważną część procesów sygnalizacyjnych, kontrolujących wszystkie ważniejsze funkcje komórkowe. Zaburzenie funkcji fosfataz powiązano z różnymi chorobami, m.in. nowotworami, cukrzycą czy nieprawidłowościami immunologicznymi. Właściwości enzymów utrudniały jednak znalezienie działających na nie leków – wyjaśnia dr Zhong-Yin Zhang. Na szczęście udało się zademonstrować potencjał naturalnego produktu Gram-dodatnich bakterii Streptomyces. Dzięki temu w przyszłości będzie można uzyskać substancje działające na szereg celów związanych z białkowymi fosfatazami tyrozynowymi.
-
Ultrafiolet promieniowania słonecznego aktywuje enzym, który pomaga komórkom nieczerniakowych nowotworów skóry (ang. non-melanoma skin cancer, NMSC) przeżyć i namnażać się. Badania doktor Wendy Bollag z Medical College of Georgia wykazały, że efekt jest kumulacyjny i zależny od dawki: większa ekspozycja na promienie UV oznacza większą aktywność enzymu zwanego kinazą białkową D (ang. protein kinase D, PKD). Amerykanka uważa, że to kolejny dzwonek alarmowy, że nadmiar kąpieli słonecznych szkodzi, zwłaszcza gdy się starzejemy. Poza tym specjalistka przypuszcza, że inhibitory PKD, które opracowuje się pod kątem innych nowotworów, sprawdzą się też w odniesieniu do raków skóry. Komórki skóry normalnie wytwarzają kinazę białkową D, by regulować wzrost konieczny do wymieniania stale zużywających się komórek. Skóra musi się ciągle dzielić, by zastąpić komórki, które się złuszczyły. Nawet coś tak nieszkodliwego jak noszenie ubrań powoduje utratę komórek i wytwarza zapotrzebowanie na nowe. Kinaza białkowa D jest więc dobra w zwykłych warunkach, kiedy jest prawidłowo regulowana. Może jednak dojść do dysregulacji enzymu, a wtedy sytuacja diametralnie się zmienia. Zwiększona aktywność PKD jest czymś korzystnym przy stosunkowo niedużych uszkodzeniach związanych z działaniem ultrafioletu. Komórki mogą zostać naprawione, a to coś pożądanego. Niestety, kinaza białkowa D może też pozwalać na przeżycie komórkom ze zbyt dużym "uszczerbkiem na DNA". Ulegają one przemianie nowotworowej, podczas gdy PKD zmniejsza ich naturalną zdolność do apoptozy. W ramach wcześniejszych badań zespół Bollag ustalił, że kinaza białkowa D ulega dysregulacji w raku podstawnokomórkowym skóry (łac. carcinoma basocellulare). Ponieważ kontakt ze słońcem jest najistotniejszym czynnikiem ryzyka przy raku podstawnokomórkowym, naukowcy z Medical College of Georgia zaczęli przypuszczać, że istnieje związek między promieniowaniem UV a PKD. Ostatnio Amerykanie stwierdzili, że wcześniejsze potraktowanie skóry przeciwutleniaczami zmniejsza aktywację kinazy białkowej D przez ultrafiolet. Sugeruje to, że w całym procesie pewną rolę odgrywają również wolne rodniki. W przyszłości ekipa Bollag zamierza zbadać wpływ UV na PKD w czerniakach. Naukowcy chcą również sprawdzić, czy – podobnie jak w przypadku hormonów – aktywność kinazy białkowej D zmniejsza się z wiekiem. Bollag zaznacza, że jak wszędzie, także w przypadku kąpieli słonecznych należy odnaleźć złoty środek. Dzięki słońcu w skórze powstaje ważna dla zdrowia witamina D, poza tym w niektórych rejonach USA pewne typy nowotworów, np. prostaty, połączono ze zmniejszoną ekspozycją słoneczną. Ważne więc, by nie przesadzić ani w jedną, ani w drugą stronę...
-
Śluz wydzielany w nosie zmienia postrzeganie zapachów. Ayumi Nagashima i Kazushige Touhara z Uniwersytetu Tokijskiego przeprowadzili eksperyment, w ramach którego pobierali od myszy nieco śluzu i dodawali do niego odorantów. Okazało się, że enzymy śluzu przekształcały chemicznie cząsteczki związków zapachowych. Substancje zawierające grupy chemiczne typowe dla aldehydów i estrów były przekształcane w kwasy i alkohole. W ciągu 5 minut 80% benzaldehydu, który odpowiada za zapach migdałów, zmieniało się w bezwonny kwas benzoesowy. Pojawiała się też delikatna woń alkoholu benzylowego, występującego m.in. w pewnych herbatach. Kiedy śluzową wydzielinę przegotowano, denaturując enzymy, reakcja nie zachodziła, a myszy zachowywały się inaczej w kontakcie z niezmienionymi zapachami. Japończycy mogli to dodatkowo potwierdzić, nagradzając gryzonie wodą z cukrem za wykrycie docelowej woni. Po zmieszaniu substancji zapachowej z inhibitorem enzymu zwierzęta nie reagowały na zapach, więc nie dostawały nagrody. Kłębuszki węchowe (łac. glomerulus olfactorius), do których docierają informacje z receptorów węchowych, również zachowywały się inaczej podczas stymulacji zmienionymi i niezmienionymi enzymatycznie zapachami. Od jakiegoś czasu wiedziano, że wydzielina śluzowa nie pełni funkcji wyłącznie nawilżacza i że znajdują się w niej białka i enzymy, transportujące cząsteczki zapachowe do receptorów. Teraz zaś okazało się, że enzymy mogą zmieniać odoranty przed dotarciem do komórek węchowych.
-
Dzięki zamrażaniu muszek owocowych (Drosophila melanogaster) naukowcy z Rutgers University zamierzają wydłużyć okres przydatności narządów przeznaczonych do transplantacji. Amerykanie testują na owadach, których pełno w sadach i naszych kuchniach w okresie letnim, działanie enzymu regulującego poziom energetyczny organizmu. Wyłączenie molekularnego termostatu może skutkować zwiększoną tolerancją zimna. Jak łatwo się domyślić, zjawisko to powinno znaleźć zastosowanie w różnych dziedzinach życia, w tym w transplantologii. W tym miejscu warto przypomnieć, że obecnie okres optymalnego wykorzystania narządów wynosi zaledwie 24 godziny. Biolodzy z Rutgers otrzymali dofinansowanie od Narodowych Instytutów Zdrowia. Teraz chcą uzyskać odporne na zimno muszki, a w ciągu następnych 3 lat ludzkie komórki o tych samych właściwościach. Wszystko zaczęło się od prof. Daniela Shaina, który zastanawiał się, jak wazonkowce z rodzaju Mesenchytraeus nie tyle przeżywają, co rozkwitają w tak niskich temperaturach; warto wspomnieć, że zwierzęta te odkryto w 1887 r. na Alasce, a konkretnie na lodowcu Muir. Okazało się, że ich tajemnicą jest enzym fosfataza kwasu adenozynomonofosforowego (AMP). Wiedząc to, Shain poprosił kolegę z uczelni prof. Nira Yakoby'ego, specjalistę od muszek owocowych, o stworzenie owadów wykazujących identyczną tolerancję na zimno. Celem jest sprawienie, by ludzkie komórki przeżywały na lodzie. Mamy szczęście, że w kadrze akademickiej znajduje się ekspert ds. Drosophila, który testuje genetyczny wyłącznik. W przyszłym roku Shain wybiera się do Tybetu, by tam przyglądać się jego działaniu w naturze. Ponieważ nie tylko Mesenchytraeus żyją na lodzie, zespół sprawdza, jak bakterie, grzyby i glony przełamują barierę wewnętrznych termostatów. Shain uzyskał ten wyłącznik w organizmach jednokomórkowych i teraz próbujemy posunąć się w górę drzewa filogenetycznego do bardziej złożonych form życia. Jeśli sprawimy, że ludzkie komórki przeżyją na lodzie, możemy oczekiwać, iż narządy zachowają się tak samo. Organy to przecież zbiory komórek – podsumowuje Yakoby.
-
Japońscy naukowcy wykazali, w jaki sposób obojętne dla zdrowia komensalne bakterie zapobiegają kolonizacji nosa przez patogeny, w tym przypadku przez gronkowca złocistego (Staphylococcus aureus). Takayuki Iwase i zespół z Jikei University w Tokio zademonstrowali, że wydzielana przez komensalne Staphylococcus epidermidis proteaza serynowa Esp hamuje tworzenie biofilmu i kolonizację jamy nosowej przez gronkowce złociste. W ramach studiów epidemiologicznych zaobserwowano, że obecność wydzielających enzym Esp bakterii w nosie koreluje z brakiem S. aureus. Oczyszczona proteaza Esp zapobiega tworzeniu biofilmów oraz niszczy już istniejące. Co więcej, Esp zwiększa wrażliwość na oddziaływania układu odpornościowego. Japońskie odkrycia wskazują, że w żywych organizmach Esp utrudnia kolonizację gronkowców złocistych za pośrednictwem nowego mechanizmu nakładania oddziaływań (interferencji bakteryjnej). Iwase sądzi, że w przyszłości w walce z metycylinoopornymi szczepami gronkowca złocistego (MRSA) będzie można wykorzystywać spreje z Esp bądź żywymi S. epidermis. Wg specjalistów niezwiązanych z badaniem opisanym w Nature, lepiej wykorzystać komensalne bakterie niż sam enzym, gdyż Esp może stracić swoje właściwości lub stać się nieaktywny, a S. epidermis będą się stale rozmnażać i funkcjonować. Nie można jednak zapominać, że S. epidermis są mikroorganizmami oportunistycznymi, które nie szkodzą zdrowym, ale powodują infekcje u osób z osłabioną odpornością.
-
Naukowcy z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa zidentyfikowali mechanizm, za pomocą którego czerwone wino chroni mózg przed uszkodzeniami powodowanymi przez udar. Dwie godziny po podaniu myszom pojedynczej dawki resweratrolu, przeciwutleniacza, który występuje głównie w skórce i pestkach czerwonych winogron, dr Sylvain Doré i zespół wywołali u nich udar niedokrwienny. Doprowadzili do tego, odcinając dopływ krwi do mózgu. Okazało się, że u osobników poddanych oddziaływaniom eksperymentalnym doszło do lżejszego uszkodzenia niż u przedstawicieli grupy kontrolnej. Doré uważa, że wyniki jego studium sugerują, iż resweratrol podwyższa stężenie oksygenazy hemowej, a wcześniej wykazano, że zapobiega ona uszkodzeniom neuronów w mózgu. Kiedy dochodzi do udaru, mózg jest już gotowy do obrony, ponieważ dysponuje wyższym stężeniem enzymu. Amerykanie zauważyli, że jeśli u myszy nie występowała oksygenaza hemowa, resweratrol nie działał ochronnie i po udarze dochodziło do obumierania komórek. Doré przestrzega przed zażywaniem suplementów z resweratrolem, ponieważ nie wiadomo, jak działają: korzystnie czy wręcz przeciwnie. On sam nie prowadził testów klinicznych z tym przeciwutleniaczem w roli głównej. Poza tym, choć występuje on w czerwonych winogronach, niewykluczone, że potrzebny jest alkohol, by doprowadzić do skoncentrowania pożądanego składnika. Naukowiec podkreśla również, że na razie nie ustalono, ile należy wypić wina, by zapewnić sobie optymalną ochronę, i jakie wybrać wino, bo nie wszystkie zawierają tyle samo resweratrolu. Sugeruje jednak, że to bardzo prawdopodobne, że pożądana objętość okaże się niewielka, gdyż w grę wchodzi niebezpośredni mechanizm. Resweratrol może nie chronić bezpośrednio neuronów przed wolnymi rodnikami, niewykluczone jednak, że on sam i jego metabolity skłaniają komórki do skutecznej samoobrony. Zgodnie z takim tokiem rozumowania, neurony nie dysponują taką ilością resweratrolu, która mogłaby je zabezpieczyć, lecz wystarczy go do "wystartowania" lokalnego systemu enzymatycznego. Zespół ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa dodaje, że z prowadzonego właśnie badania wynika, że można uzyskać pewne korzyści terapeutyczne, podając myszom resweratrol już po udarze.
-
Dotąd o kwasach tłuszczowych omega-3 mówiono raczej w kontekście zapobiegania chorobom serca. Okazało się jednak, że jeden z nich – kwas dokozaheksaenowy (DHA) – wywiera decydujący wpływ na męską płodność. Zespół Manabu Nakamury z University of Illinois prowadził eksperymenty myszami pozbawionymi genu enzymu odpowiedzialnego za wytwarzanie DHA. Przy braku kwasu dokozaheksaenowego samce myszy są bezpłodne, ponieważ produkują niewiele plemników (bądź w ogóle) o nieprawidłowej budowie, które nie są w stanie normalnie się poruszać. Przyglądaliśmy się liczbie, kształtowi i ruchliwości plemników. Mieliśmy także na uwadze osiągnięcia reprodukcyjne zwierząt. Okazało się, że osobniki z niedoborem DHA nie były w stanie się rozmnażać – tłumaczy doktorant Manuel Roqueta-Rivera. Liczebność gamet kształtowała się na niezwykle niskim poziomie, poza tym były one okrągłe, a nie wydłużone, co uniemożliwiało im ruch. Kiedy jednak wielonienasycony kwas tłuszczowy omega-3 wprowadzono do diety, płodność została w pełni przywrócona. To było bardzo uderzające. Gdy nakarmiliśmy myszy DHA, wyeliminowano wszystkie nieprawidłowości. Po raz pierwszy udało się bezpośrednio zademonstrować, jak ważny jest DHA dla męskiej płodności. Wcześniejsze badania sugerowały jednak, że u pacjentów z niską liczebnością i/lub ruchliwością plemników dość często występuje niedobór tego kwasu. Omawiane studium stanowi część szerszego projektu, w ramach którego Nakamura precyzuje funkcje fizjologiczne poszczególnych kwasów omega-3 i -6. Praca na modelu mysim pozwala mu wyłączać określone geny, a sztuczny niedobór substancji daje dostęp do interesujących go danych. Do odkryć dotyczących DHA doszło po unieczynnieniu genu delta-6-desaturazy. Nakamura dodaje, że nasz organizm wytwarza DHA z dostępnego w pokarmach kwasu α-linolenowego. Obfitują w niego oleje roślinne, w tym olej sojowy czy rzepakowy. W przyszłości Amerykanie planują przeprowadzenie kolejnych eksperymentów, które pozwolą zrozumieć wchodzące w grę mechanizmy na poziomie molekularnym.
-
Dzięki jedzeniu sushi bakterie zamieszkujące ludzki przewód pokarmowy nabywają geny kodujące enzym rozkładający twarde ściany komórek glonów. Wygląda więc na to, że pokarmy rzeczywiście nas w jakiś sposób definiują, a na pewno ujawniają umiejętności współpracujących z nami mikrobów. Konsumując sushi owinięte w glony nori, prawdopodobnie trawimy bakterie razem z genami dla tego specyficznego białka. Zespół pracujący pod przewodnictwem Jana-Hendrika Hehemanna z Uniwersytetu Piotra i Marii Cure w Paryżu badał szkarłatnice (Porphyra), czyli rodzaj krasnorostów morskich. Z gametofitów różnych ich gatunków produkuje się nori. P. yezoensis i P. tenera są uprawiane nie tylko w Japonii, ale i w Korei oraz Chinach. Francuzi wyizolowali nowy enzym i nazwali go porfiranazą. To on rozkłada ściany komórkowe glonów, umożliwiając gustującym w nich bakteriom żerowanie. Dr Mirjam Czjzek i pozostali członkowie ekipy przeszukiwali bazy danych, sprawdzając, gdzie jeszcze nowy enzym mógłby występować. Ostatecznie natrafili na trop porfiranazy u bakterii jelitowych 13 Japończyków. Pięć spośród 13 osób miało ten sam gen, a u reszty pojawiły się podobne geny, kodujące enzymy o zbliżonym działaniu – wszystkie miały rozkładać ścianę komórkową glonów. Geny występowały w genomach wszystkich bez wyjątku bakterii zamieszkujących przewód pokarmowy opisywanej grupy Azjatów. Kiedy akademicy skoncentrowali się na badaniach genomicznych flory jelitowej Amerykanów, nigdzie nie znaleziono genu porfiranazy. Czjzek tłumaczy, że szkarłatnic używa się podczas przygotowywania sushi, a jeśli robi się to tradycyjnie, glony zjada się na surowo. Stąd zaobserwowana różnica między tymi dwiema populacjami. Geny pozwalające na trawienie alg są bardzo przydatne, ponieważ pozwalają na pobieranie składników odżywczych z czegoś, co wcześniej było dla nas jako gatunku zupełnie nieprzydatne. Jak widać, podróżując po świecie i próbując nowych pokarmów, zdobywamy coś jeszcze: nowe bakterie z nowymi dla nas, gospodarzy, i naszych współpracowników genami...
-
Kanada zaaprobowała ograniczoną do ośrodków badawczych hodowlę przyjaznych środowisku świń Enviropig. Genetycznie zmodyfikowane zwierzęta rasy yorkshire wykorzystują większą część występującego w paszach fosforu, przez co mniej tego pierwiastka (do 65%) trafia do ich odchodów i moczu. Zapobiega to m.in. zakwitowi glonów w zbiornikach wodnych i śnięciu ryb wskutek niedoboru tlenu. W śliniankach transgenicznych świń powstaje enzym fitaza (inozytylo-6-fosforo-fosfohydralaza), który umożliwia spożytkowanie fosforu występującego w pokarmie w postaci fitynowej. Dochodzi bowiem do przekształcenia fitynianów – soli kwasu fitynowego – w inozytol i nieorganiczne fosforany. Normalnie zwierzęta monogastryczne, czyli dysponujące jednym żołądkiem, nie są w stanie wytwarzać fitazy. Z kwasem fitynowym radzą zaś sobie przeżuwacze, ponieważ w ich żwaczach bytują często mikroorganizmy produkujące tę ważną fosfohydrolazę. Jak tłumaczą naukowcy z Uniwersytetu w Guelph, kiedy Enviropig gryzie ziarna, pokarm miesza się z fitazą. Po przełknięciu enzym pozostaje aktywny w kwaśnym środowisku żołądka, rozkładając nieprzyswajalne formy fosforu, które stanowią od 50 do 70% P w pokarmie. Oznacza to, że świniom nie trzeba podawać suplementów fosforu mineralnego lub sztucznie uzyskiwanej fitazy. Eliminuje to też problem różnej aktywności fitaz roślinnych w paszach (największą stwierdza się w życie, pszenżycie i pszenicy, a najmniejszą w kukurydzy czy owsie). Co ważne, trzodę wykorzystującą większą część fosforu można hodować w rejonach, gdzie stężenie P w glebie przekracza pożądany poziom. Fosfor jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Znaleźć go można m.in. w kwasach nukleinowych, ATP i fosfolipidach.
-
Naukowcy zidentyfikowali nową klasę leków, które potrafią doprowadzić prątki gruźlicy do samobójstwa w wyniku zatrucia fosforanem pewnego dwucukru. Z pojawieniem się antybiotyków gruźlica stała się uleczalna i w pewnym momencie wierzono nawet w całkowite wyeliminowanie tej choroby. Jednak z powodu biedy, śmiertelnej współpracy z wirusem HIV i pojawienia się lekoopornych szczepów bakterii, które są praktycznie całkowicie niewrażliwe na obecnie stosowane metody terapii, ponownie stała się globalnym zagrożeniem dla ludzkości – tłumaczy dr Steph Bornemann z John Innes Centre w Norwich. Jego koledzy i specjaliści z Albert Einstein College of Medicine of Yeshiva University w Nowym Jorku niezależnie ustalili, jak działa GlgE, jeden z enzymów Mycobacterium tuberculosis. Już wspólnie Brytyjczycy i Amerykanie zidentyfikowali angażującą go 4-etapową ścieżkę metaboliczną, którą obierają na cel leki przeciwgruźlicze nowej generacji. Badacze zauważyli, że zablokowanie GlgE powoduje toksyczne nagromadzenie wewnątrz komórek bakteryjnych fosfocukru – maltozo-1-fosforanu. M. tuberculosis reagują na to, wytwarzając jeszcze więcej tego związku. Naukowcy przygotowali się na ewentualność wykształcenia oporności na leki anty-GlgE. GlgE nie występuje u ludzi, dlatego można go bez obaw inaktywować farmakologicznie. Niewykluczone, że trehaloza, disacharyd występujący w naszej diecie, mógłby zwiększyć siłę oddziaływania preparatu anty- GlgE. Docierając do komórek bakteryjnych, byłby w stanie dodatkowo podnieść stężenie maltozo-1-fosforanu.
-
Specjaliści z Narodowego Instytutu Głuchoty i Innych Schorzeń Komunikacyjnych (NIDCD) wykazali, że jąkanie jest rezultatem zaburzenia procesu rozkładu i odzyskiwania elementów składowych komórek w kluczowych rejonach mózgu. Amerykanie znaleźli 3 geny jąkania u ochotników z Pakistanu, USA i Anglii (New England Journal of Medicine). Jak zaznacza dr James F. Battey, dyrektor NIDCD, to pierwsze studium, w ramach którego wskazano specyficzne mutacje trzech genów, co może prowadzić do opracowania wielu nowych metod terapii jąkania. Przeważnie dzieci wyrastają z jąkania, jednak problem ten nadal dotyczy ok. 1% dorosłych z całego świata. Uciekają się oni do strategii zmniejszania lęku, regulujących oddech i tempo mowy, a także posługują się urządzeniami elektronicznymi, które mają zwiększyć płynność wypowiedzi. Mutacje dwóch zidentyfikowanych genów już wcześniej połączono z rzadkimi chorobami metabolicznymi (polidystrofią pseudo-Hurler, zwaną też mukolipidozą III/ML III, a także chorobą wtrętów komórkowych, inaczej mukolipidozą II/ML II), mają one także związek z komórkowym recyklingiem. Mutacje trzeciego po raz pierwszy skojarzono z jakimkolwiek zaburzeniem u ludzi. Ponieważ jąkanie występuje rodzinnie, naukowcy od dawna podejrzewali, że w grę wchodzą czynniki genetyczne. Wcześniejsze badania tego zaburzenia mowy, prowadzone w Pakistanie przez doktora Dennisa Draynę, wskazywały, że wariant genu związany z zacinaniem znajduje się najprawdopodobniej na chromosomie 12. W ostatnim studium Drayna i inni sprecyzowali, o jaki rejon chromosomu chodzi. Zsekwencjonowali geny otaczające nowy marker i zidentyfikowali u jąkających się członków rodziny mutację w genie GNPTAB. Gen ten występuje u wszystkich zwierząt wyższych i koduje enzym (transferazę) biorący udział w rozkładzie i recyklingu elementów komórkowych. Proces ten odbywa się wewnątrz lizosomów. Następnie Amerykanie przeanalizowali geny 123 jąkających się Pakistańczyków - 46 z badanych pierwotnie rodzin i 77 nowych – oraz 96 niespokrewnionych z nimi niejąkających się. W studium uwzględniono też osoby z USA i Wielkiej Brytanii (w sumie 270 zacinających się i 276 mówiących płynnie). U niektórych jąkających się ludzi wykryto tę samą mutację, co w dużej pakistańskiej rodzinie. Udało się także wpaść na trop 3 innych mutacji genu GNPTAB. Pojawiły się one u kilku niespokrewnionych ochotników z zaburzeniami mowy, ale już nie w grupie kontrolnej. W ekspresji interesującego Amerykanów enzymu GlcNAc-1-fosfotransferazy - oprócz genu podjednostek alfa i beta (GNPTAB) – bierze też udział gen podjednostki gamma (GNPTG). W sumie cząsteczka enzymu składa się z dwóch podjednostek α, dwóch podjednostek β i dwóch γ. GlcNAc-1-fosfotransferaza pomaga przygotować określone nowo wyprodukowane enzymy do transportu do lizosomów. Kolejny etap procesu nabycia znaczników i rozdzielenia glikoprotein zdążających do lizosomu od białek wydzielniczych przebiega pod kontrolą drugiego enzymu NAGPA. Razem enzymy te tworzą sprawnie działający mechanizm sygnałowy. Ze względu na ścisłe powiązanie genów GNPTAB, GNPTG i NAGPA, logicznym posunięciem było rozpoczęcie poszukiwań mutacji dwóch ostatnich. Udało się je znaleźć u ludzi jąkających się, lecz nie występowały one w grupie kontrolnej. W mukolipidozach typu II i III mamy do czynienia ze znacznie zwiększoną aktywnością wielu enzymów lizosomalnych w cytozolu i osoczu, które by ulec receptorowemu wychwytowi zwrotnemu, wymagają rozpoznania znacznika mannozo-6-fosforanu (M6-P). ML II i III należą do lizosomalnych chorób spichrzeniowych, zwanych inaczej tezauryzmozami. Ponieważ w lizosomach nie dochodzi do rozkładu związków wielkocząsteczkowych do ich składników budulcowych - aminokwasów, peptydów, monosacharydów itp. - odkładają się one w organizmie. Obserwuje się postępujące zaburzenia neurologiczne, zaburzenia kostnienia szkieletu, powiększenie wątroby i/lub śledziony, a także zaburzenia mowy. Drayna wyjaśnia, czemu osoby jąkające się nie zapadają na ML II lub III, skoro mają te same mutacje. Nie dzieje się tak, gdyż lizosomalne choroby spichrzeniowe mają charakter recesywny. Aby zachorować, trzeba więc mieć dwie wadliwe kopie genu. Przy jąkaniu białka nadal powstają, choć proces nie do końca przebiega prawidłowo. W przypadku chorób ML nie powstają one w ogóle. Naukowcy z NIDCD zastanawiają się, czy metody stosowane w terapii lizosomalnych chorób spichrzeniowych – np. wstrzykiwanie do krwiobiegu gotowych enzymów – sprawdziłyby się także w leczeniu pewnych rodzajów jąkania. Amerykanie uważają, że u ok. 9% jąkających się ludzi występuje mutacja jednego z trzech opisanych genów.
-
Zespół naukowców z Uniwersytetu w Montrealu wykorzystał wiedzę z zakresu biologii strukturalnej oraz inżynierii genetycznej, by zmodyfikować jeden z enzymów i zmniejszyć wrażliwość komórek na chemoterapię. W niedalekiej przyszłości podobne metody mogłyby chronić zdrowe komórki organizmu przed toksycznym działaniem chemoterapeutyków. Obiektem badań zespołu dr Joelle Pelletier była reduktaza dihydrofolianowa (DHFR). Zainteresowanie tym enzymem nie było przypadkowe, ponieważ bierze on udział w syntezie prekursorów DNA, co oznacza, że jego blokada jest jedną z możliwych form leczenia nowotworów. Właśnie na tej zasadzie działają niektóre chemoterapeutyki, takie jak np. metotreksat. W swoim eksperymencie naukowcy z kanadyjskiej uczelni wykorzystali dane na temat struktury naturalnego oraz zmutowanego wariantu DHFR uzyskane dzięki badaniom krystalograficznym. Jak wykazały wcześniejsze analizy, zmieniona wersja enzymu zachowuje swoją zdolność do syntezy prekursorów DNA, lecz jest przy tym ponad 650 razy mniej podatna na blokowanie przez metotreksat. Dzięki najnowszemu studium udało się zidentyfikować przyczyny tego zjawiska. Jak wykazał zespół dr Pelletier, zmodyfikowana cząsteczka DHFR charakteryzuje się bardzo wysoką elastycznością tzw. centrum aktywnego, czyli miejsca w cząsteczce enzymu odpowiedzialnego za przeprowadzanie reakcji. Właśnie ta cecha pozwala enzymowi na uniknięcie wiązania metotreksatu, lecz jednocześnie nie utrudnia ona syntezy prekursorów DNA. Teraz możemy wykorzystać to odkrycie, by udoskonalać terapie przeciwko chorobom genetycznym takim jak białaczki, ocenia prof. Albert Berghuis, naukowiec z Uniwersytetu McGill zaangażowany w badania. Rzeczywiście, pewnego dnia umiejętność wprowadzenia odpowiedniego wariantu genu kodującego DHFR do organizmu mogłaby ochronić kluczowe tkanki przed szkodliwym działaniem metotreksatu.