Komórkowe systemy regulacyjne. Mechanizmy sprzężeń zwrotnych i zależność substrat-produkt w cyklu komórkowym

Streszczenie: Prawidłowa kolejność zdarzeń w przebiegu cyklu komórkowego nadzorowana jest przez skomplikowany mechanizm molekularny, w którym punkty kontrolne pełnią funkcję szlaków transdukcji sygnału uruchamianych zarówno po wykryciu zaburzeń w montażu struktur komórkowych, jak i w prawidłowym przebiegu kolejnych etapów interfazy i mitozy. System tych punktów we właściwym czasie włącza i wyłącza kluczowe enzymy sterujące cyklem komórkowym, a wszelkie sygnały o zakłóceniach czynności lub strukturalnych uszkodzeniach zamienia w reakcje blokujące syntezę DNA lub hamujące inicjację podziału komórki. Ten właśnie fakt jest powodem zdominowania eksperymentalnych prac nad mechanizmami kontrolującymi przebieg cyklu komórkowego przez biologię związaną z medycyną. Szlaki sygnałowe i ich wzajemne połączenia tworzą sieć przenoszącą informacje ze środowiska zewnętrznego, do wnętrza komórki wzbudzając odpowiedź na poziomie biochemicznym lub fizjologicznym. W artykule przedstawiono najnowsze hipotezy opisujące zasady funkcjonowania: (1) systemu sygnałowego aktywacji mitozy, w którym pośredniczy fosfataza Cdc25 oraz (2) punktów kontrolnych cyklu komórkowego. Sugerują one, że inicjacja mitozy jest procesem wykazującym cechy układu bistabilnego, podczas gdy punkty kontrolne funkcjonują, prawdopodobnie, dzięki mechanizmom pozytywnym i podwójnie-negatywnym pętli sprzężeń zwrotnych, a także  systemowi zależności typu substrat-produkt.

Słowa kluczowe: cykl komórkowy, punkty kontrolne, sprzężenia zwrotne, zależność substrat-produkt.  

Trójniciowy DNA i jego zastosowania

Streszczenie: Trójniciowy DNA może powstawać w wyniku specyficznych sekwencyjnie oddziaływań dwuniciowego DNA z jednoniciowymi oligonukleotydami nazywanymi TFO. Istnieje wiele potencjalnych zastosowań strategii indukcji struktur trójniciowych przez te cząsteczki. Umożliwiają one specyficzne blokowanie sekwencyjnie replikacji oraz regulację ekspresji genów przez hamowanie transkrypcji. Szczególnie obiecująca, ze względu na potencjalne możliwości zastosowania w terapii genowej, jest zdolność TFO do wprowadzania mutacji do genomowego DNA oraz indukcji homologicznej rekombinacji. Nim jednak będzie można wykorzystać TFO i ich analogi w praktyce, konieczne jest przeprowadzenie szeregu badań.

Słowa kluczowe: trójniciowy DNA, oligonukleotydy tworzące struktury trójniciowe, peptydowe kwasy nukleinowe.  

ALCAM/CD166 (Activated Leukocyte Cell Adhesion Molecule) – adhezyjna cząsteczka regulująca wzrost, rozwój, agregację oraz migrację komórek zdrowych
i notworowych

Streszczenie: ALCAM (Activated Leukocyte Cell Adhesion Molecule)/CD166, jest członkiem małej podgrupy transbłonowych glikoprotein należących do nadrodziny immunoglobulin. W pełni ukształtowane białka przypisane do tej grupy charakteryzują się występowaniem trzech fragmentów: zewnątrzkomórkowego, międzybłonowego oraz krótkiego regionu cytoplazmatycznego. ALCAM/CD166 uczestniczy w heterofilnej (ALCAM/CD166-CD6) oraz homofilnej (ALCAM/CD166-ALCAM/CD166) adhezji komórek  w różnorodnych tkankach i liniach komórkowych. Uczestnictwo ALCAM/CD166 opisano w odniesieniu do procesów hematopoezy, rozwoju układu nerwowego oraz odpowiedzi immunologicznej. ALCAM/CD166 odgrywa również istotną rolę w procesie nowotworzenia. Odnotowano początkowy wzrost ekspresji tej adhezyjnej cząsteczki, a następnie utratę tworzonego przez ALCAM/CD166 kontaktu komórek w rozwoju guza raka prostaty, czerniaka złośliwego czy raka piersi. Artykuł ten podsumowuje obecne badania i teorie opisujące znaczenie ALCAM/CD166 w adhezji, wzroście i rozwoju prawidłowych oraz nowotworowych komórek.

Słowa kluczowe:  ALCAM/CD166, adhezja komórkowa, nowotwory, przerzutowanie, MMP2.    

Pączek ogonowy w rozwoju zarodków kręgowców

Streszczenie: U kręgowców po zakończonej gastrulacji tylny koniec zarodka, zwany pączkiem ogonowym, stanowi masa niezróżnicowanych komórek mezenchymatycznych, z których tworzą się ledźwiowo-krzyżowe i ogonowe odcinki ciała. Komórki mezenchymatyczne mają potencje do różnicowania się w szereg różnych tkanek, w tym wtórnej cewy nerwowej, jelita ogonowego, somitów i ich pochodnych. Opisano niektóre mechanizmy molekularne związane z różnicowaniwm się pączka ogonowego i omówiono rolę pączka ogonowego jako organizatora tylnej części ciała kręgowca.

Słowa kluczowe: pączek ogonowy,  organizator ogonowy, wtórna neurulacja,  somitogeneza.  

Rola transportu błonowego w zjawisku oporności wielolekowej

Streszczenie: Zjawisko oporności wielolekowej jest częstym powodem niepowodzeń chemoterapii nowotworów. Zbadano wiele mechanizmów komórkowych wpływających na efekty cytotoksyczne leków przeciwnowotworowych. Jedną z najintensywniej badanych form oporności komórek na terapię jest oporność wywołana nadekspresją glikoprotein błonowych. Niektóre białka błonowe odpowiedzialne za transport błonowy leków oraz geny je kodujące zostały zidentyfikowane i scharakteryzowane. Odgrywają one ważną rolę w redukcji stężenia wewnątrzkomórkowego leków. Ich ekspresja została wykazana w wielu ludzkich komórkach nowotworowych, jak i w prawidłowych tkankach. Stwierdzono, że wiele leków hamuje funkcje białek związanych z transportem błonowym. Szereg z nich wykazuje efekty toksyczne. Ważnym zagadnieniem jest poszukiwanie nowych związków o lepszym indeksie terapeutycznym mogącym znaleźć zastosowanie w terapii nowotworów.

Słowa kluczowe: oporność wielolekowa, P-glikoproteina, transport.  

Rola związków tiolowych w roślinach w stresie wywołanym metalami ciężkimi

Streszczenie: Prawie we wszystkich glebach obserwuje się stały wzrost zawartości metali ciężkich, głównie na skutek działań antropogenicznych. Obecność zwiększonego stężenia metali wywiera szereg niekorzystnych zmian w funkcjonowaniu komórki roślinnej. Obecność jonów metali ciężkich powoduje aktywację fitochelatynowego systemu detoksykacyjnego, w którego skład wchodzą związki niskocząsteczkowe, takie jak: cysteina, glutation i jego homologi, fitochelatyny, a także enzymy biosyntezy glutationu – syntetaza g-glutamylocysteinowa, syntetaza glutationową oraz syntaza fitochelatynowa – enzym odpowiedzialny za syntezę fitochelatyn. Jony metali, które przedostały się do cytoplazmy, są chelatowane przez glutation lub krótko-łańcuchowe PC  tworząc niskocząsteczkowe kompleksy, które następnie są transportowane do wakuoli. W wakuoli tworzą się i są przechowywane bardziej stabilne kompleksy z dużą zawartością siarki. W ostatnich latach coraz większą wagę zwraca się na możliwość użycia roślin do usuwania lub inaktywacji zanieczyszczeń z gleby i wód powierzchniowych – proces ten nazywany jest fitoremediacją.

Słowa kluczowe: metale ciężkie, detoksykacja, glutation, fitochelatyny, fitoremediacja.  

Podłoże molekularne Zespołu Nijmegen

Streszczenie: Zespół niestabilności chromosomowej Nijmegen (NBS, OMIM 251260) jest rzadko występującą jednostką chorobową. Schorzenie wydaje się być typowe dla regionu Europy Środkowej i Wschodniej. Tylko w Polsce zarejestrowano 81 spośród około 140 przypadków opisanych na świecie. Podstawowe objawy kliniczne to małogłowie, zaburzenia wzrostu, niedobór odporności. Zespołowi temu towarzyszy zwiększona predyspozycja do rozwoju nowotworów złośliwych w młodym wieku. Zespół Nijmegen jest dziedziczony w sposób autosomalnie recesywny. Za rozwój zespołu NBS odpowiadają germinalne mutacje genu NBS1. Najczęstszą z mutacji jest delecja 5pz (657del5) w egzonie 6 genu NBS1. Mutacja ta zwana słowiańską występuje u 90% pacjentów z zespołem NBS. Mutacje genu NBS1 wpływają na zaburzenia w funkcjonowaniu jego produktu białkowego – nibryny wchodzącej w skład kompleksu naprawy dwuniciowych pęknięć DNA � MRE11/RAD50/Nibryna (M/R/N). Stąd też komórki pacjentów z NBS wykazują spontaniczną niestabilność chromosomową oraz zaburzenia cyklu komórkowego będące wynikiem wrażliwości na promieniowanie jonizujące i radiomimetyki.

Słowa kluczowe:  zespół niestabilności chromosomowej Nijmegen, gen NBS1, nibryna.  

Receptory prolaktynowe u człowieka i różnych gatunków zwierząt

Streszczenie: Błonowy receptor prolaktyny wykazuje różnice zarówno międzygatunkowe, jak i wewnątrzosobnicze. Występowanie różnych wariantów receptora (izoform) w narządach i tkankach u tego samego osobnika umożliwia regulację sygnału przekazywanego przez ten hormon. Artykuł przedstawia przegląd informacji na temat ekspresji różnych izoform receptora u człowieka i różnych gatunków zwierząt oraz najnowsze dane na temat dalszych procesów wewnątrzkomórkowych, jakie następują po związaniu liganda z receptorem do etapu aktywacji określonych genów.

Słowa kluczowe:  receptor prolaktyny, izoformy receptora, transdukcja sygnału, cytokiny.