Postępy Biologii Komórki, tom 32, 2005, supl. 23

Streszczenie: Pirofosforylaza UDP-glukozy (UGPaza) jest enzymem powszechnie wystepujacym u roslin i odgrywa kluczowa role w wielu procesach zwiazanych z metabolizmem cukrowców oraz ich pochodnych w komórkach roslinnych. Enzym ten katalizuje odwracalna reakcje syntezy UDP-glukozy i pirofosforanu nieorganicznego (PPi) z glukozo-1-fosforanu i UTP. UDP-glukoza jest prekursorem wielu cukrowców i ich pochodnych, takich jak: sacharoza, skrobia, pektyny, celuloza. Z kolei drugim produktem aktywnosci UGPazy jest PPi, jako alternatywne do ATP zródlo energii dostarczajace wolnego Pi. Najwieksza aktywnosc UGPazy zaobserwowano glównie w cytozolu. W dojrzalych lisciach UGPaza jest enzymem uczestniczacym w syntezie sacharozy i innych cukrowców (przy wspólpracy syntazy sacharozofosforanowej). W mlodych lisciach i niefotosyntetyzujacych tkankach bierze udzial w rozkladzie sacharozy (przy udziale syntazy sacharozy). Ostatnie doniesienia wskazuja takze na role UGPazy w rozwoju bielma nasion i pylku oraz biosyntezie sulfolipidów w chloroplastach. UGPaza zaangazowana jest równiez w proces okreslany jako „cold sweetening” wystepujacy w bulwach ziemniaków (niekorzystny dla przetwórstwa spozywczego). Na aktywnosc UGPazy wplywa wiele czynników zarówno wewnetrznych, jak i zewnetrznych. Oligomeryzacja enzymu stanowi wewnetrzny czynnik regulujacy aktywnosc enzymu. Zaobserwowano, ze aktywna forma enzymu w komórkach roslinnych jest monomer, jakkolwiek UGPaza moze wystepowac takze w innych formach. Uwarunkowania zewnetrzne, takie jak: swiatlo, temperatura, skladniki odzywcze, np. fosfor, zelazo, a takze dostepnosc specyficznych zwiazków, np. sacharozy, mannozy, kwasu okadaikowego, zmieniaja zarówno ekspresje genów, jak i zawartosc bialka UGPazy. Warunki stresowe wyraznie zmieniaja ekspresje genów UGP i aktywnosc enzymatyczna UGPazy oraz reguluja procesy syntezy/rozkladu sacharozy i innych cukrowców. Zaobserwowano, ze redukcja aktywnosci UGPazy moze powodowac zmniejszenie zawartosci cukrów. Takie modyfikacje w metabolizmie cukrowców sa niezbedne dla zdolnosci przystosowawczych rosliny do zmieniajacych sie warunków srodowiska. Z tego powodu UGPaza, która do niedawna uznawana byla za enzym niespelniajacy kontrolnej roli w metabolizmie cukrowców, zyskala na znaczeniu. W ostatnich latach nastapilo poszerzenie wiedzy na temat pirofosforylazy UDP-glukozy, a zwlaszcza kontroli ekspresji genów kodujacych omawiany enzym, struktury bialka i regulacji aktywnosci enzymu pod wplywem róznych czynników stresowych. Prezentowana praca ma na celu krótka charakterystyke pirofosforylazy UDP-glukozy i przedstawienie roli enzymu w procesach metabolicznych zachodzacych w komórce roslinnej.

Słowa kluczowe: pirofosforylaza UDP-glukozy, ekspresja genów, UDP-glukoza, metabolizm sacharozy, warunki stresowe.

Locus Ph1, supresor parowania chromosomów homologicznych u pszenicy (Triticum Aestivum L.)

Streszczenie: Praca przedstawia dane literaturowe na temat budowy molekularnej, sposobu dzialania locus Ph1 oraz jego wplywu na remodelowanie heterochromatyny subtelomerowej i centromerowej niezbednym dla parowania chromosomów homologicznych w mejozie u pszenicy. Pszenica jest allopoliploidem majacym dwa lub trzy rózne zestawy chromosomów (allotetraploid – 28 chromosomów i genom AABB i alloheksaploid – 42 chromosomy i genom AABBDD). W mejozie homologiczne chromosomy musza wykazywac róznice w stosunku do homeologicznych, które maja taki sam zestaw genów, ale róznia sie zawartoscia sekwencji powtarzalnych DNA. Pomimo zlozonosci genomowej pszenica tetra- i heksaploidalna w mejozie zachowuje sie jak organizm diploidalny, chromosom 1A paruje z 1A, 1B z 1B, a 1D z 1D i dotyczy to wszystkich siedmiu par chromosomów w kazdym genomie. Dziedziczenie jest równiez disomiczne. Nad diploidyzacja tej allopoliploidalnej rosliny, czuwa locus Ph1 zlokalizowany na dlugim ramieniu chromosomu 5B. Za pomoca metod genomiki porównawczej i mapowania delecji stwierdzono, ze locus Ph1 zbudowany jest z siedmiu genów typu Cdk (CDKL2), zawiera takze fragment heterochromatyny subtelomerowej. Ten dominujacy gen powstal na skutek tandemowej duplikacji w czasie procesu poliploidyzacji. Locus w 5B blokuje odpowiadajace loci na 5A i 5D. Geny typu Cdk wykazuja homologie do Cdk2 u ssaków i Ime2 u drozdzy paczkujacych. Cdk2 wplywa na replikacje DNA, remodelowanie chromatyny i rekombinacje. W czasie startu mejozy, przed parowaniem homologów w obecnosci locus Ph1 heterochromatyna subtelomerowa i centromerowa jest remodelowana w taki sposób, ze zmienia sie forma przylaczania bialka HP1 i obszar zajety przez heterochromatyne wydluza sie. W homologach z ta sama wielkoscia obszarów heterochromatynowych to remodelowanie jest synchroniczne i nastepuje calkowite parowanie. W przypadku nieznacznych róznic w wielkosci obszaru heterochromatyny subtelomerowej, remodelowanie jej nie jest calkowicie synchroniczne i nastepuje wówczas „mocowanie” (pegging) homologów za pomoca wytworzonych petli i „zamykanie” (zipping), a parowanie homologów ma postac lancucha. Natomiast, jesli partie heterochromatyny subtelomerowej róznia sie wyraznie, to nie wystepuje remodelowanie synchroniczne i znaczna ilosc mejocytów ma niesparowane chromosomy. Poznanie molekularnej budowy locus Ph1 ma znaczenie dla hodowli pszenicy. Fakt wysokiej homologii locus Ph1do Cdk2 u ssaków oraz to, ze znane sa czynniki chemiczne wylaczajace dzialanie Cdk2 moze byc wykorzystane do wylaczania locus Ph1 w mieszancach pszenicy uprawnej z gatunkami dzikimi. Taka sytuacja pozwolilaby na wprowadzenie do chromosomów pszenicy obcych, korzystnych genów w drodze crossing over.

Słowa kluczowe: pszenica, locus Ph1, geny Cdk, remodelowanie heterochromatyny subtelomerowej i centromerowej.

Polimorfizm genetyczny kluczowych enzymów szlaku biosyntezy estrogenów u kobiet

Streszczenie: Endogenne estrogeny pelnia wiele istotnych funkcji w organizmie kobiet: reguluja cykl miesiaczkowy przez wplyw na proces folikulogenezy, steroidogeneze jajnikowa oraz wzrost i przemiany w endometrium. Jednak ich rola nie ogranicza sie jedynie do dzialania w obrebie narzadu rodnego. Liczne badania donosza o ogólnoustrojowej roli tych hormonów u kobiet. Biora one udzial m.in. w przemianach metabolicznych lipidów, weglowodanów, procesie mineralizacji kosci, funkcjonowaniu ukladu naczyniowego. Synteza estrogenów odbywa sie nie tylko w gonadach, lecz równiez w komórkach tluszczowych, kosciach, mózgu, scianach naczyn krwionosnych i korze nadnerczy. Bierze w niej udzial szereg enzymów. Do najwazniejszych naleza kompleksy aromatazy cytochromu P450 (CYP19), 17a-hydroksylazy i 17,20-liazy (CYP17). Sa one produktami genów CYP19 oraz CYP17. Gen CYP19 koduje aromataze cytochromu P450, która uczestniczy w koncowych etapach szlaku biosyntezy estrogenów. Gen CYP17 koduje natomiast kompleks enzymów 17a-hydroksylazy i 17,20-liazy, które odpowiedzialne sa za przemiany prekursorów estrogenów. Liczne publikacje donosza o wplywie polimorfizmu tych genów na funkcjonowanie ukladu rozrodczego, w tym na stezenie hormonów plciowych, wiek wystapienia naturalnej menopauzy, jak równiez na procesy mineralizacji kosci, ryzyko wystapienia raka piersi i raka endometrium u kobiet.

Słowa kluczowe: estrogeny, polimorfizm genetyczny, aromataza, CYP17, CYP19.

Streszczenie: Zjawisko opornosci wielolekowej stanowi glówna przeszkode w skutecznej terapii chorób nowotworowych. Komórki nowotworowe wykorzystuja szereg mechanizmów obronnych w celu przetrwania chemioterapii. Sposród poznanych mechanizmów opornosci lekowej najwieksze znaczenie ma detoksykacja leku przy udziale enzymów przeciwutleniajacych II fazy oraz aktywne usuwanie leku z komórki do srodowiska zewnetrznego. Komórki lekooporne wykazywac moga zmniejszona wrazliwosc na sygnaly proapoptotyczne, a takze charakteryzowac sie zmieniona dystrybucja wewnatrzkomórkowa leku, przez co sa bardziej oporne na dzialanie leków przeciwnowotworowych stosowanych w terapii. Udzial glutationu w zjawisku opornosci wielolekowej jest przedmiotem zainteresowania badaczy na calym swiecie, jednakze zdefiniowanie znaczenia tego zwiazku w poszczególnych procesach warunkujacych opornosc komórki na terapie wciaz pozostaje wyzwaniem. W niniejszej pracy omówiono role i wlasciwosci glutationu oraz jego udzial w zjawisku opornosci wielolekowej komórek nowotworowych w swietle dotychczasowych doniesien literaturowych.

Słowa kluczowe: glutation, enzymy glutationozalezne, transport, MRP, MDR, opornosc wielolekowa, lekoopornosc nowotworów.

Redagowanie RNA w chloroplastach. Co wiadomo na temat regulacji tego procesu?

Streszczenie: Redagowanie RNA jest jednym z potranskrypcyjnych procesów dojrzewania RNA, prowadzacych do uzyskania funkcjonalnej czasteczki RNA. Jest procesem wystepujacym u wiekszosci organizmów eukariotycznych (od pierwotniaków do czlowieka) oraz u niektórych grup wirusów. Mechanizmy redagowania sa jednak specyficzne dla gatunków, rodzajów czy tez królestw. Dotychczas redagowanie RNA jest dobrze poznane jedynie w przypadku nielicznych gatunków. Sugeruje sie, ze podstawa redagowania substytucyjnego u roslin jest reakcja deaminacji, która nie powoduje przerwania szkieletu cukrowo-fosforanowego czasteczki RNA, a glównym czynnikiem determinujacym rozpoznanie miejsca redagowania w chloroplastach jest sekwencja nukleotydowa znajdujaca sie powyzej miejsca redagowania (zwykle o dlugosci 20–30 nt). Uwaza sie, ze za rozpoznawanie miejsc redagowania odpowiedzialne sa bialka pelniace role czynników trans. Najprawdopodobniej naleza one do niezwykle licznej u roslin rodziny bialek PPR (ang. Pentatrico Peptide-Repeat protein family). W przypadku roslin, utrzymywanie skomplikowanego oraz energochlonnego procesu redagowania RNA wydaje sie w kontekscie funkcjonowania komórki nieekonomiczne, poniewaz wszystkie zmiany z niego wynikajace moglyby byc wprowadzone na poziomie DNA bez negatywnych skutków dla organizmu. Dlatego tez powstalo kilka hipotez dotyczacych ewolucji, znaczenia oraz mechanizmów tego procesu. Obecnie badania dotyczace redagowania koncentruja sie na poszukiwaniu cech wspólnych pomiedzy analogicznymi miejscami redagowania u róznych gatunków oraz miejscami redagowania transkryptów róznych genów. Opracowywane sa systemy pozwalajace na badanie redagowania in vitro oraz narzedzia sluzace do badania tego zjawiska umozliwiajace bezposrednie wykry-wanie defektów redagowania, systematyczne badanie stanu redagowania oraz badanie redagowania in vitro z wykorzystaniem barwników fluorescencyjnych. W pracy tej zostal przedstawiony obecny stan wiedzy dotyczacej redagowania RNA u roslin, ze szczególnym uwzglednieniem genomów chloroplastowych, oraz mechanizmów regulacji redagowania w tych organellach.

Słowa kluczowe: chloroplasty, redagowanie RNA, dojrzewanie RNA, procesy potranskrypcyjne.

Streszczenie: Powstanie komórek o podwojonej zawartosci jadrowego DNA moze nastapic w wyniku przebiegu endomitozy, niekompletnej mitozy badz endoreduplikacji. Ta ostatnia polega na przeprowadzeniu duplikacji genomu bez wejscia w mitoze. W swiecie zwierzat jest ona najczesciej spotykana u owadów, a u ssaków zachodzi w komórkach trofoblastu. Wielokrotne rundy endoreduplikacji prowadza do powstania komórek o zawartosci 8C, 16C, 32C (itd.) DNA. Aby bylo to mozliwe, musza zostac ominiete liczne mechanizmy zapobiegajace zajsciu ponownej replikacji. Zmiany wewnatrz komórki obejmuja wszystkie fazy jej cyklu i dotycza funkcjonowania wielu bialek, w tym kompleksu prereplikacyjnego (Cdc6, Cdt1, Mcm2-7, Orc1-6) i Gemininy. W ich regulacji biora udzial kinazy zalezne od cyklin (Cdk), odpowiedzialne za przylaczanie reszt fosforanowych oraz kompleksy o wlasciwosciach kompleksu ligaza-ubikwityna (APC- SCF). Natomiast brak aktywnosci kinazy Cdk1 ulatwia komórce pominiecie mitozy.

Słowa kluczowe: replikacja, endoreduplikacja, cykl komórkowy, kompleks prereplikacyjny, Geminina, Cdk, APC, SCF.

Brasinosteroidy – struktura chemiczna, genetyczne podstawy biosyntezy i transdukcji sygnalu oraz funkcje fizjologiczne

Streszczenie: Brasinosteroidy (BR) sa substancjami wykazujacymi wysoka aktywnosc w stymulowaniu wzrostu i rozwoju roslin. Wystepuja w wyjatkowo niskich koncentracjach w komórkach wszystkich tkanek wielu gatunków roslin, reprezentujacych rózne grupy ewolucyjne, na kazdym etapie rozwoju osobniczego. Najbogatszym zródlem brasinosteroidów sa ziarna pylku i niedojrzale nasiona, podczas gdy w pedach i lisciach notuje sie nizsze ich koncentracje. Pierwszym zidentyfikowanym przedstawicielem tych hormonów byl zwiazek o charakterze laktonu steroidowego – brasinolid (BL), wyizolowany w 1979 roku z ziaren pylku Brassica napus. Odnotowano przypadki glukozylacji, sulfonacji i acetylacji brasinosteroidów sluzace ich transportowi, magazynowaniu i inaktywacji. Brasinosteroidy sa polihydroksylowanymi pochodnymi steroli, których prawidlowy metabolizm zapewnia odpowiedni przebieg embriogenezy, ksylogenezy oraz rozwój merystemów pedu i korzenia. Proces biosyntezy zwiazków sterolowych, których prekursorem jest mewalonian, zostal najlepiej poznany u Arabidopsis thaliana. Podzielony on jest na trzy fazy. W wyniku szeregu reakcji chemicznych, wchodzacych w obreb fazy A szlaku biosyntezy, powstaje produkt posredni, który moze stanowic substrat enzymów rozpoczynajacych dwa alternatywne szlaki syntezy. Pierwszy z nich, stanowiacy faze B, prowadzi do powstania sitosterolu i stigmasterolu, które sa istotnymi skladnikami blon komórkowych, regulujacymi ich wlasciwosci fizykochemiczne. Drugi szlak procesu syntezy zwiazków sterolowych, nazywany faza C, jest szeregiem reakcji prowadzacych do syntezy brasinosteroidów. Pod wzgledem genetycznym lepiej scharakteryzowane sa pózne etapy szlaku syntezy zwiazków sterolowych, prowadzace do powstania brasinosteroidów. Zidentyfikowano szereg genów kodujacych enzymy katalizujace poszczególne reakcje póznego etapu syntezy wraz z opisem fenotypu odpowiadajacych im mutantów. Relatywnie slabiej poznany jest wczesny etap syntezy steroli – zidentyfikowano jedynie niektóre z genów odpowiedzialnych za te reakcje. Mutanty z defektami w tym procesie sa letalne, gdyz charakteryzuja sie nieprawidlowym przebiegiem embriogenezy. Analizy biochemiczne i genetyczne pozwolily na stworzenie modelu szlaku transdukcji sygnalu BR u A. thaliana. Brasinosteroidy ulegaja wychwyceniu na powierzchni plazmolemmy przez transblonowy peptyd BRI1 (ang. Brassinosteroid-Insensitive1), majacy cechy kinazy serynowo-treoninowej, nalezacej do rodziny bialek zawierajacych domeny bogate w leucyne – LRR (ang. Leucine-Rich Repeat). Zidentyfikowano szereg genów kodujacych enzymy katalizujace rózne typy reakcji chemicznych, z których czesc funkcjonuje jako negatywne regulatory szlaku transdukcji sygnalu. Wiazanie czasteczek BR przez transblonowy receptor powoduje dezaktywacje inhibitorów sygnalizacji oraz akumulacje i indukcje czynników transkrypcyjnych prowadzaca do ekspresji genów warunkujacych molekularna odpowiedz na obecnosc tych hormonów. Metabolizm brasinosteroidów jest utrzymywany w stanie dynamicznej homeostazy dzieki funkcjonowaniu mechanizmu negatywnego sprzezenia zwrotnego miedzy procesami syntezy i sygnalizacji. Brasinosteroidy reguluja szeroki zakres procesów fizjologicznych, takich jak: embriogeneza i kielkowanie nasion, podzialy i wydluzanie komórek, rozwój pylników, kielkowanie mikrospor oraz wzrost lagiewki pylkowej, róznicowanie elementów trachealnych, polaryzacje blon komórkowych oraz starzenie sie i obumieranie lisci. Ponadto kontroluja pompowanie protonów do apoplastu i w obreb wakuoli, poprzez stymulowanie dzialania transblonowych H+ATPaz. Brasinosteroidy zwiekszaja intensywnosc procesu fotosyntezy, przez zwiekszenie poziomu asymilacji CO₂ i wzrost aktywnosci enzymu Rubisco. Hormony te moduluja takze odpowiedz metaboliczna roslin na szeroki zakres stresów srodowiskowych. Stwierdzono równiez regulowanie przez brasinosteroidy aktywnosci akwaporyn, odpowiedzialnych za transblonowy transport wody. Odnotowano ponadto pozytywny wplyw BR na proces somatycznej embriogenezy oraz na embriogeneze z mikrospor wsród gatunków z rodzaju Brassica. Hormony te stymuluja ekspresje genów alfa- i beta-tubuliny oraz reorientacje mikrotubul korowych, która odgrywa kluczowa role w organizacji przestrzennej mikrofibryl celulozowych wplywajacej na wlasciwosci strukturalne sciany komórkowej. Stwierdzono pozytywny wplyw BR na tworzenie brodawek korzeniowych u Pisum sativum. Brasinosteroidy w wysokim stezeniu hamuja wzrost wydluzeniowy korzeni i formowanie korzeni bocznych. Wiele z tych procesów jest regulowanych na zasadzie interakcji synergistycznych z auksynami. Osobnym zagadnieniem jest regulacja procesów fotomorfogenezy i skotomorfogenezy, które wymagaja interakcji na poziomie molekularnym szlaków transdukcji sygnalów pochodzacych z fotoreceptorów z procesami transdukcji sygnalu i syntezy brasinosteroidów. Zmiany na poziomie molekularnym prowadzace do defektów w metabolizmie tych hormonów, powoduja zaburzenia morfologii i architektury roslin. Jedna z takich cech jest karlowatosc roslin zbozowych, majaca znaczenie ekonomiczne ze wzgledu na mozliwosc zwiekszenia dawek nawozowych i w konsekwencji zwyzke plonów dzieki odpornosci form karlowych na wyleganie. Przedstawiana praca stanowi omówienie genetycznych i molekularnych uwarunkowan metabolizmu brasinosteroidów wraz z ich efektem fizjologicznym na szeroki zakres procesów morfogenetycznych.

Słowa kluczowe: brasinosteroidy, synteza, signaling, metabolizm, efekt fizjologiczny.

Ligazy ubikwitynowo-bialkowe w szlakach sygnalowych auksyn, jasmonianów i giberelin*

Streszczenie: Realizacja wewnetrznego programu genetycznego, która prowadzi do powstania organizmu rosliny, wymaga skorelowania przebiegu endogennych procesów wzrostu i rozwoju z róznymi bodzcami srodowiskowymi. Zasadnicza role w tym procesie odgrywaja regulatory wzrostu i rozwoju nazywane hormonami roslinnymi lub fitohormonami. Zgodnie z definicja, hormony roslinne sa czasteczkami sygnalowymi wytwarzanymi przez rosline w bardzo niskich stezeniach. Podobnie jak u zwierzat, przemieszczaja sie one do róznych czesci organizmu poprzez system wiazek przewodzacych lub, jak ma to miejsce przynajmniej w przypadku auksyn, dzieki skomplikowanemu systemowi bezposredniego transportu z komórki do komórki. Fitohormony dzialaja równiez na specyficzne tkanki docelowe, chociaz inaczej niz u zwierzat odpowiedzi sa czesto efektem dzialania dwóch lub wiekszej liczby hormonów. Kluczowym w poznaniu hormonalnej kontroli wzrostu i rozwoju roslin jest zrozumienie mechanizmów ich percepcji i szlaków przekazywania sygnalu. Pomimo wielu lat badan, dopiero niedawno udalo sie zidentyfikowac receptory niektórych z fitohormonów, co niewatpliwie spowodowalo znaczny postep w rozumieniu przez fizjologów funkcjonowania tych substancji u roslin. Badania ujawnily równiez zupelnie nowy mechanizm sygnalizacji wewnatrzkomórkowej, w którym role receptorów pelnia ligazy ubikwitynowo-bialkowe. Bialka te funkcjonuja, jako skladnik systemu ubikwitynowo-proteasomalnego (UPS), który poprzez selektywna hydrolize bialek regulatorowych uczestniczy w kontroli przekazywania sygnalów w komórkach eukariontów. Ligazy ubikwitynowo-bialkowe E3 specyficznie wiaza bialkowe substraty i posrednicza w ich ubikwitylacji, a nastepnie degradacji w proteasomie 26S. W genomie Arabidopsis thaliana wystepuje okolo 1400 genów kodujacych poszczególne elementy UPS, z czego okolo 90% genów koduje ligazy E3, obejmujace duza rodzine bialek lub kompleksów bialkowych zawierajacych w swej budowie charakterystyczne domeny RING-finger, U-box lub HECT. Analiza sekwencji nukleotydowych ujawnila, ze skladniki UPS wykazuja duza zachowawczosc w obrebie róznych gatunków królestwa roslin. Sposród wszystkich ligaz ubikwitynowo-bialkowych wystepujacych u roslin najlepiej zbadane zostaly te nalezace do klasy SCF, której skrót pochodzi od nazw trzech podjednostek: SKP1, kuliny (ang. cullin) i bialka z kaseta F – FBP (ang. F-box protein). Bialka z kaseta F stanowia najwieksza rodzine bialek A. thaliana i kodowane sa przez 2,7% genomu tej rosliny. Odkrycia ostatnich lat wykazaly, ze roslinne bialka AtTIR1 (ang. A. thaliana Transport Inhibitor Response 1), OsGID1 (ang. O. Sativa Giberylin Insensitive Dwarf 1) oraz AtCOI1 (ang. A. thaliana CORonative Insensitive 1), pelniace podstawowa role w mechanizmach dzialania odpowiednio auksyn, giberelin i kwasu jasmonowego, sa bialkami FBP (AtTIR1 i AtCOI) lub blisko z nimi wspóldzialaja (OsGID1), natomiast zadaniem calych kompleksów SCF jest posredniczenie w degradacji represorów odpowiedzi na hormony. W przypadku auksyn, reakcje na hormon sa zablokowane przez bialka AUX/IAA tworzace heterodimery z bialkami ARF, które sa z kolei aktywatorami transkrypcji genów odpowiedzi na auksyny. Przy wysokim stezeniu auksyn, hormon wiaze sie z bialkiem TIR1, co umozliwia równiez zwiazanie AUX/IAA z kompleksem SCF, a nastepnie ubikwitylacje i degradacje represorów w proteasomie 26S. W konsekwencji tego dochodzi do odblokowania czynników transkrypcyjnych ARF. W przypadku jasmonianów, odpowiedzi na hormon blokowane sa przez bialka JAZ, które wiaza sie z czynnikami transkrypcyjnymi MYC2. Pod wplywem JA nastepuje aktywacja kompleksu ligazy ubikwityny SCF^COI1, która znakuje bialka JAZ i skierowuje je do degradacji, przez co odblokowuje aktywatory transkrypcji MYC2. Oprócz auksyn i jasmonianów równiez gibereliny sa hormonami, w percepcje których zaangazowany jest kompleks ligazy ubikwityny typu SCF. Dzialanie GA blokowane jest przez bialka DELLA, które wiaza bialka GAMyb, PIF3, PIF4 oraz prawdopodobnie inne czynniki transkrypcyjne, kontrolujace ekspresje genów odpowiedzi na gibereliny. Bialka DELLA sa równiez aktywatorami ekspresji niektórych genów regulowanych przez gibereliny. W wsród nich sa geny kodujace enzymy biosyntezy giberelin i niektóre skladniki ich szlaków sygnalowych, wlacznie z receptorem GID1. Pod wplywem giberelin receptor GID1 oddzialuje z DELLA, a nastepnie wytworzony kompleks GA-GID1-DELLA rozpoznawany jest przez ligaze ubikwitynowo-bialkowa SCF^GID2/SLY1, która znakuje bialka represorowe do degradacji. W tym przypadku hormon nie jest wiazany bezposrednio przez bialko FBP, ale uczestniczy w tym dodatkowa czasteczka podjednostki receptorowej kompleksu SCF. Z uwagi na waznosc kompleksu ligazy ubikwitynowo-bialkowej w przekazywaniu sygnalu, oczywiste jest, ze proces jej tworzenia i funkcjonowania jest scisle regulowany. Uczestnicza w tym trzy bialka lub kompleksy bialkowe, tj. bialko RUB1 (ang. Related to UBiquitin 1) i CAND1 (ang. Cullin Associated Neddylation Dissociated 1) oraz sygnalosom COP9 (CSN). Przedstawiony w pracy mechanizm przekazywania sygnalów hormonalnych zostal jak dotad opisany jedynie u roslin, jednak ze wzgledu na powszechne wystepowanie ligaz ubikwitynowo-bialkowych w komórkach eukariotycznych, nie jest wykluczone, ze ten nowy mechanizm moze wystepowac takze u innych organizmów.

Słowa kluczowe: hormony roslinne, ligazy ubikwitynowe, percepcja i transdukcja sygnalu.

Streszczenie: Rak piersi jest najczesciej wystepujacym nowotworem zlosliwym u kobiet. W ciagu ostatnich kilku lat w Polsce zachorowalnosc wzrosla o okolo 4–5%. Rak ten jest takze przyczyna najwiekszej liczby zgonów wywolanych przez nowotwory zlosliwe. Etiologia wiekszosci przypadków raka piersi nie jest mozliwa do ustalenia. Czynnikami ryzyka o najwiekszym znaczeniu sa wiek i wystepowanie raka piersi u krewnych I/lub II stopnia. Mutacje germinalne w dwóch glównych genach wysokiej penetracji, BRCA1 i BRCA2, odpowiedzialne sa za wysokie ryzyko rozwoju raka piersi, jednakze stanowia one mniej niz 5% wszystkich przypadków tego nowotworu. Rak piersi moze byc wynikiem niestabilnosci genomowej wynikajacej z obecnosci dwuniciowych pekniec DNA. Dwuniciowe pekniecia DNA naleza do najgrozniejszych uszkodzen DNA. Nienaprawione moga powodowac amplifikacje lub utrate materialu genetycznego, co z kolei moze prowadzic do transformacji nowotworowej przez aktywacje onkogenów, inaktywacje genów supresorowych lub utrate heterozygotycznosci. Komórki nablonkowe gruczolu piersiowego, ze wzgledu na ekspozycje na estrogen, sa szczególnie narazone na indukcje róznych uszkodzen DNA, w tym takze pekniec dwuniciowych. Pekniecia te sa zwykle naprawiane z wysoka dokladnoscia w drodze naprawy przez rekombinacje homologiczna (HRR) albo przez niehomologiczne laczenie konców DNA (NHEJ).Zaburzenia w naprawie dwuniciowych pekniec DNA zwiekszaja ryzyko raka piersi, zarówno wystepujacego rodzinnie, jak i sporadycznie. Zmiany w efektywnosci procesów naprawczych DNA wynikajace z naturalnie wystepujacych polimorfizmów równiez moga wplywac na ryzyko raka piersi. Polimorficzne geny naprawy DNA zaliczane sa w wiekszosci do genów niskiej penetracji, co oznacza, ze produkt pojedynczego genu najczesciej nieznacznie wplywa na ryzyko wystapienia choroby, lecz akumulacja zmienionych alleli moze miec zasadnicze znaczenie dla jej rozwoju. W genomie czlowieka jest okolo 3 mln polimorfizmów pojedynczego nukleotydu (SNP), co stanowi okolo 90% wszystkich róznic w sekwencji. W pracy przedstawiono informacje na temat znaczenia jednonukleotydowych wariantów polimorficznych genów kodujacych bialka biorace udzial w naprawie dwuniciowych pekniec DNA dla ryzyka raka piersi. W stosunkowo niewielkiej liczbie dostepnych prac przebadano niewielka liczbe SNP dla wybranych genów kodujacych bialka obu szlaków naprawy DNA, zarówno HRR, jak i NHEJ. Statystycznie istotne zwiekszenie ryzyka wystapienia raka piersi wystepuje w przypadku osób, u których stwierdzono wystepowanie wariantów polimorficznych: rs1801320, rs2412546, rs4417527, rs861539, rs144848 w genach kodujacych bialka RAD51, XRCC3 i BRCA2 biorace udzial w naprawie DNA przez rekombinacje homologiczna oraz w przypadku wariantów: rs2267437, rs2075685 w genach Ku70 oraz XRCC4, kodujacych bialka biorace udzial w naprawie DNA na drodze niehomologicznego laczenia konców. Rak piersi jest choroba poligeniczna, dlatego na szczególna uwage zasluguja badania SNP w wielu loci tych samych lub metabolicznie powiazanych genów. W przypadku genów kodujacych bialka naprawy DNA przez rekombinacje homologiczna na szczególna uwage zasluguje fakt, ze te same warianty polimorficzne w rózny sposób wplywaja na ryzyko raka piersi u nosicieli okreslonych mutacji lub polimorfizmów w genach BRCA1 lub BRCA2 oraz u osób, u których takich mutacji lub polimorfizmów nie stwierdzono. Róznice te moga odzwierciedlac odmienne znaczenie SNP dla powstawania i rozwoju sporadycznych i dziedzicznych raków piersi. Zaliczenie wariantu SNP do czynników ryzyka choroby nowotworowej nie jest mozliwe jedynie na podstawie stwierdzenia wystepowania statystycznie istotnej róznicy w czestosci polimorfizmu w grupie osób chorych i zdrowych. Z klinicznego punktu widzenia wariant polimorficzny moze byc uznany za rzeczywisty czynnik rozwoju choroby, jezeli znany jest fizjologiczny mechanizm jego oddzialywania na organizm czlowieka i jezeli w sposób bezsporny mozna przesledzic jego wplyw na powstanie choroby. Na obecnym etapie, badania koncentruja sie przede wszystkim na wytypowaniu wszystkich mozliwych wariantów polimorficznych oraz ich kombinacji, potencjalnie mogacych brac udzial w rozwoju raka piersi. Duzy postep w tej dziedzinie zapewnia z pewnoscia mikroprocesory DNA, pozwalajace w krótkim czasie okreslic genotyp w setkach miejsc polimorficznych.

Słowa kluczowe: polimorfizm genetyczny, dwuniciowe pekniecia DNA, naprawa DNA, rak piersi.

Streszczenie: Auksyny stanowia mala grupe hormonów roslinnych (fitohormonów), które odgrywaja kluczowa role w regulacji procesów wzrostu i rozwoju roslin zwiazanych z wydluzaniem, podzialami i róznicowaniem komórek. Dzialanie auksyn zwiazane jest nie tylko z procesami zachodzacymi w obrebie blony komórkowej, ale takze z regulacja ekspresji genów. Udzial auksyn w regulacji ekspresji genów jest na obecnym etapie badan dobrze udokumentowany. Stosujac rózne techniki badawcze zidentyfikowano liczne geny indukowane auksyna, przede wszystkim w tkankach podlegajacych wzrostowi wydluzeniowemu oraz w dzielacych sie komórkach. Poziom mRNA tych genów zmienia sie w ciagu kilku do kilkudziesieciu minut po podaniu auksyny, takze w obecnosci cykloheksymidu, inhibitora syntezy bialek. Oznacza to, ze synteza bialek nie jest konieczna do aktywacji genów, co sugeruje, ze sygnal hormonalny jest przekazywany bezposrednio do jadra za posrednictwem skladników istniejacych juz w komórce. Z tego wzgledu geny te sa okreslane mianem genów wczesnych lub pierwotnych odpowiedzi na auksyne. Zostaly one podzielone na trzy glówne klasy: Aux/IAA, GH3 i SAUR. Geny nalezace do rodziny Aux/IAA funkcjonuja w odpowiedziach na auksyne zwiazanych z dzialaniem swiatla. Rodzina GH3 obejmuje liczne geny, z których czesc koduje bialka enzymatyczne o aktywnosci adenylujacej uczestniczace w tworzeniu koniugatów kwasu indo-lilo-3-octowego, kwasu salicylowego i kwasu jasmonowego z aminokwasami. Powstawanie nieaktywnych biologicznie koniugatów IAA z aminokwasami reguluje homeostaze auksynowa. Analizy mutantów GH3 wykazuja, ze bialka kodowane przez te geny uczestnicza w procesach fotomorfogenezy, wzrostu wydluzeniowego korzeni i hipokotyli oraz w odpowiedziach na stres biotyczny i abiotyczny. Geny GH3 sa takze regulowane przez swiatlo, co wskazuje na udzial wspólnych elementów w przekazywaniu szlaku auksynowego i swietlnego. Produktem ekspresji genów SAUR sa krótko zyjace male zasadowe bialka jadrowe o nieustalonej dotychczas funkcji, niezdolne do regulowania transkrypcji. Niektóre z genów SAUR moga brac udzial w odpowiedziach na auksyne, w których posredniczy kalmodulina. Geny wczesnych odpowiedzi na auksyne zawieraja w swoich promotorach konserwatywne sekwencje TGTCTC okreslane jako elementy odpowiedzi na auksyne (AuxRE). Sa one rozpoznawane przez czynniki transkrypcyjne, tzw. czynniki odpowiedzi auksynowej (ARF), które wiazac sie z elementami AuxRE moga aktywowac badz hamowac ekspresje genów docelowych. Au-x/IAA koduja krótko zyjace bialka represorowe tworzace kompleksy z czynnikami transkrypcyjnymi ARF. Powstawanie heterodimerów Aux/IAA-ARF hamuje aktywnosc transkrypcyjna czynników ARF. Auksyna promuje oddzialywania pomiedzy Aux/IAA i bialkami receptorowymi auksyn, TIR1/AFB, zwiekszajac tym samym tempo degradacji Aux/IAA w szlaku ubikwityna/proteasom 26S. Bialka ARF uwolnione z kompleksów z represorami reguluja aktywnosc genów indukowanych auksyna. Praca przedstawia postep, jaki dokonal sie w ostatnich latach w badaniach genów wczesnych odpowiedzi na auksyne, szczególnie w poznawaniu ich funkcji fizjologicznych oraz biologicznej roli bialek kodowanych przez te geny.

Słowa kluczowe: auksyna, Aux/IAA, czynniki odpowiedzi auksynowej, elementy odpowiedzi na auksyne, GH3, SAUR.

Metaloproteinaza 9 (MMP-9) jako szczególny przedstawiciel metaloproteinaz macierzy zewnatrzkomórkowej: rola w naplywie i apoptozie neutrofili w trakcie reakcji zapalnej*

Streszczenie: Metaloproteinazy macierzy zewnatrzkomórkowej (MMP) to endopeptydazy zalezne od jonów Zn²⁺. Enzymy te maja zdolnosc do degradacji bialek budujacych blony podstawne oraz macierz zewnatrzkomórkowa co umozliwia przebudowe tkanek oraz przemieszczanie sie komórek, zarówno w przebiegu procesów fizjologicznych, stanów zapalnych, jak i chorób nowotworowych. Wsród licznych podrodzin MMP wyodrebnia sie podrodzine zelatynaz, do których nalezy zelatynaza A (MMP-2) i zelatynaza B (MMP-9). Enzymy te maja najbardziej skomplikowana budowe sposród MMP i podobne spektrum substratów, jednak wykazuja rózna ekspresje – konstytutywna w przypadku MMP-2 i (zazwyczaj) indukowalna metaloproteinazy 9. Wyjatkowosc MMP-9 przejawia sie ponadto w zdolnosci tego enzymu do regulacji aktywnosci czynników wzrostu, cytokin, a zwlaszcza chemokin. Stworzenie myszy transgenicznych z wylaczonym genem kodujacym zelatynaze B (MMP-9^-/-) przyczynilo sie do odkrycia takze fizjologicznych funkcji MMP-9, w tym zwiazanych z rozmnazaniem, funkcjonowaniem ukladu nerwowego, rozwojem kośćca, przebudowa naczyn krwionosnych, gojeniem ran oraz procesami zachodzacymi w grasicy. Ponadto badania na myszach MMP-9^-/- pozwolily na szczególowe poznanie roli tego enzymu w zapaleniu. Wykazano, ze oprócz zaangazowania w procesy zwiazane z naplywem leukocytów zapalnych, glównie neutrofili, MMP-9 uczestniczy takze na póznych etapach zapalenia w apoptozie tych komórek. Równoczesnie wykazano, ze w niektórych przypadkach MMP-9 ogranicza naplyw neutrofili przez degradacje chemokin. Opisano równiez rozwój mechanizmów kompensujacych brak tego enzymu u myszy MMP-9^-/-. Wszystkie powyzsze cechy powoduja, ze zelatynaza B jest jednym z enzymów kluczowych dla rozwoju i przebiegu reakcji zapalnej.

Słowa kluczowe: metaloproteinazy macierzy zewnatrzkomórkowej, MMP-9, żelatynaza B, reakcja zapalna, neutrofile, apoptoza, myszy transgeniczne.