Urszula SKALSKA, Ewa KONTNY
Właściwości regeneracyjne i komórek macierzystych z tkanki tłuszczowej
Streszczenie: Badania
nad medycznym zastosowaniem mezenchymalnych komórek
macierzystych z tkanki tłuszczowej są obecnie bardzo intensywne. Wiele
nadziei wiąże się z regeneracyjnymi i immunomodulacyjnymi możliwościami
tych komórek. Niniejszy artykuł stanowi przegląd literatury na
temat komórek mezenchymalnych z tkanki tłuszczowej, ich
potencjału do odtwarzania wielu rodzajów tkanek oraz modulowania
odpowiedzi odpornościowej organizmu. Krótko opisano
również fenotyp, występowanie i warunki izolacji, jednakże
główny nacisk położony został na możliwości klinicznego
zastosowania tych komórek.
Słowa
kluczowe: mezenchymalne komórki macierzyste tkanki tłuszczowej,
regeneracja, różnicowanie, immunomodulacja, tkanka tłuszczowa,
zastosowanie medyczne
[Postępy
Biologii Komórki 2011; 38: 363–378]
Katarzyna ROSZEK, Joanna CZARNECKA, Michał KOMOSZYŃSKI
Ependyma i subependyma mózgu dorosłych ssaków źródłem neuralnych komórek macierzystych
Streszczenie: Mózg
dorosłych ssaków, w tym człowieka, zachowuje zdolność
wytwarzania zarówno komórek glejowych, jak i
neuronów w procesie neurogenezy. Jest on możliwy dzięki
obecności neuralnych komórek macierzystych w tzw. strefach
neurogennych. Intensywność procesu neurogenezy jest zdecydowanie
najwyższa w obrębie warstwy subependymalnej, będącej częścią strefy
okołokomorowej komór bocznych mózgu. Także komórki
ependymalne, tworzące zewnętrzną wyściółkę komór
bocznych, mogą różnicować się w komórki układu nerwowego.
Komórki ependymalne (ependymocyty) powstają z gleju
promienistego w okresie zarodkowym i wczesnym okresie postnatalnym.
Ependymocyty dorosłych ssaków dają początek migrującym
komórkom, które różnicują się zarówno w
astrocyty, jak i w neurony. Ponadto komórki ependymalne cechuje
ekspresja markerów komórek neuroprogenitorowych, takich
jak: Sox2 czy nestyna oraz CD133 – markera komórek
macierzystych tkanek dorosłych organizmów. Subependyma jest
zróżnicowaną strefą zbudowaną z kilku rodzajów
komórek zlokalizowanych pod jednorodną warstwą komórek
ependymalnych. Liczne badania wskazują, że subependymalne astrocyty,
wykazujące ekspresję glejowego kwaśnego białka włókienkowego
(GFAP), stanowią populację komórek proliferujących i mają cechy
neuralnych komórek macierzystych. Strefa subependymalna stanowi
niszę dla neuralnych komórek macierzystych, komórek
prekursorowych (progenitorowych) neuronów i gleju oraz
neuroblastów i glioblastów, czyli niedojrzałych
neuronów i komórek glejowych. Ependyma wraz z warstwą
subependymalną mogą więc być bogatym źródłem neuralnych
komórek macierzystych. Neuralne komórki macierzyste
– NSCs (neural stem cells)
to pierwotne komórki cechujące się nieograniczoną zdolnością do
samoodnawiania, a także różnicowania w jedną z trzech linii
komórek układu nerwowego, tj. neurony, oligodendrocyty i
astrocyty. Hodowla in vitro
neuralnych komórek macierzystych wyizolowanych z obszarów
neurogenicznych mózgu ssaków możliwa jest w dwóch
systemach: w postaci hodowli jednowarstwowych (ang. monolayer system) oraz hodowli neurosfer. Neurosfery w hodowli in vitro
są sferycznymi lub elipsoidalnymi strukturami złożonymi z kilkuset
komórek w otoczce bogatej w składniki macierzy
zewnątrzkomórkowej. Komórki neurosfer różnią się
wielkością, obecnością ziarnistości w cytosolu, liczbą
mitochondriów i mogą znajdować się w różnych fazach cyklu
komórkowego. Neurosfery to wysoce złożone struktury biologiczne,
w których w tym samym czasie zachodzą procesy fagocytozy,
mitozy, apoptozy, a nawet nekrozy. Szacunki dotyczące odsetka NSCs w
neurosferach wskazują, że jest ich zaledwie 0,16%. W warunkach
fizjologicznych procesy proliferacji i różnicowania neuralnych
komórek macierzystych są precyzyjnie regulowane przez
różnorodne oddziaływania i systemy sygnalizacji w obrębie niszy.
W artykule omówiono jedynie najlepiej poznane cząsteczki i
szlaki sygnałowe. Odtworzenie zawiłych zależności i pełna
charakterystyka czynników i szlaków sygnałowych
tworzących nisze dla NSCs jest ciągle wyzwaniem dla badaczy. Dopiero
kompleksowe poznanie i zrozumienie tych złożonych mechanizmów
pozwoli na pełną kontrolę wzrostu i różnicowania neuralnych
komórek macierzystych w hodowlach in vitro. To z kolei umożliwi
wykorzystanie NSCs do leczenia chorób neurodegeneracyjnych,
m.in. choroby Alzheimera, choroby Parkinsona oraz urazów i
udarów mózgu.
Słowa
kluczowe: ependyma, subependyma, neuralne komórki macierzyste, neurosfery, kontrola różnicowania
[Postępy
Biologii Komórki 2011; 38: 379–393]
Maciej KWIATEK, Anna KWAŚNIEWSKA
Rola komórek T regulatorowych w ciąży
Streszczenie:
Limfocyty T regulatorowe CD4+/CD25+ (TREG) odgrywają kluczową rolę w
rozwoju tolerancji immunologicznej w ciąży pozwalając na rozwój
obcoantygenowego płodu w łonie matki. TREG, aktywowane na skutek
kontaktu z ojcowskimi antygenami przy współudziale
czynników hormonalnych, regulują odpowiedź immunologiczną
poprzez bezpośredni kontakt komórka-komórka, a także
przez wytwarzanie cytokin. Populacja TREG rozrasta się w trakcie
ciąży, co można stwierdzić zarówno w krążeniu matczynym, jak i w
doczesnej. W macicy, na styku środowiska matki i płodu TREG wraz z
innymi komórkami immunokompetentnymi pobudzają ekspresję
różnych regulatorowych molekuł, takich jak: TGF-b,
LIF czy HO-1, tworząc specyficzne mikrośrodowisko sprzyjające
tolerancji immunologicznej. Badania na modelach zwierzęcych wykazały,
iż zmniejszona liczba lub upośledzona funkcja CD4+/CD25+ komórek
T prowadzi do poważnych zaburzeń w procesie implantacji, sprzyja
poronieniom, a także ma udział w patogenezie stanu przedrzucawkowego.
Słowa
kluczowe: komórki T regulatorowe CD4+/CD25+, ciąża
[Postępy
Biologii Komórki 2011; 38: 395–406]
Agnieszka CHYRA, Katarzyna GAWEŁ, Joanna CICHY
Chemeryna – nowy regulator procesów metabolicznych i odpornościowych
Streszczenie: Chemeryna to niedawno odkryty ligand dla receptora serpentynowego CMKLR1 (chemokine receptor like-1),
obecnego między innymi na powierzchni plazmacytoidalnych komórek
dendrytycznych, makrofagów oraz komórek NK. Syntetyzowana
w komórkach wątroby nieaktywna prochemeryna krąży w krwioobiegu
i ulega proteolitycznej aktywacji w miejscu toczącej się reakcji
zapalnej. Aktywna chemeryna jest silnym chemoatraktantem dla
komórek CMKLR1+. Ze względu na swe właściwości chemotaktyczne
względem wyspecjalizowanych populacji leukocytów chemerynę uważa
się za istotny czynnik regulujący przebieg chorób
charakteryzujących się przewlekłym stanem zapalnym, takich jak:
łuszczyca, toczeń rumieniowaty układowy oraz liszaj płaski. Najnowsze
doniesienia pokazują, że regulacja migracji komórek układu
odporności nie jest jedyną funkcją chemeryny. Białko to jest
produkowane także przez komórki tkanki tłuszczowej i wpływa na
funkcje adipocytów, takie jak: różnicowanie, indukowane
przez insulinę pobieranie glukozy czy lipoliza. Będąc jednocześnie
chemoatraktantem i adipokiną chemeryna jest więc potencjalnym
czynnikiem biorącym udział w przebiegu chorób metabolicznych,
którym towarzyszy chroniczny stan zapalny o niskim nasileniu i
akumulacja makrofagów. Analiza surowiczego stężenia chemeryny
wykazała znaczne różnice w poziomie tego białka między
pacjentami cierpiącymi na otyłość i cukrzycę typu 2 a osobami zdrowymi.
Poziom krążącej chemeryny koreluje także z wieloma cechami
charakterystycznymi dla zespołu metabolicznego, takimi jak: wysoki
wskaźnik BMI, podwyższony poziom trójglicerydów oraz
podwyższone ciśnienie tętnicze krwi. Niniejszy artykuł podsumowuje
aktualną wiedzę na temat struktury i funkcji chemeryny, ze
szczególnym podkreśleniem jej roli w regulacji zarówno
odpowiedzi immunologicznej, jak i procesów metabolicznych.
Słowa
kluczowe: chemeryna, CMKLR1, chemoatraktant, adipokina
[Postępy
Biologii Komórki 2011; 38: 407–421]
Ewelina ROGALA, Aldona NOWICKA, Iwona WERTEL, Grzegorz POLAK, Rafał TARKOWSKI, Józef KOTARSKI, Jan KOTARSKI
Limfocyty Th17 nowym sojusznikiem w walce z rakiem jajnika?
Streszczenie: Limfocyty
Th17 należą do zidentyfikowanej niedawno, subpopulacji pomocniczych
limfocytów T. Cechą charakterystyczną tych komórek jest
wydzielanie IL-17 (IL-17A), która pobudza produkcję cytokin
odpowiedzialnych za migrację leukocytów, zwłaszcza neutrofili i
rozwój szybkiej reakcji zapalnej w miejscu wniknięcia
drobnoustrojów. Do innych cytokin wydzielanych przez limfocyty
Th17 należą: TNF-a, IL-1b,
IL-6 i IL-22. Odkrycie limfocytów Th17 dało początek licznym
badaniom nad mechanizmami prowadzącymi do różnicowania się
komórek CD4+ w kierunku nowej subpopulacji i
pozwoliło na zdefiniowanie czynników warunkujących
rozwój tej linii. Mysie komórki Th17
różnicują się w obecności TGF-b, IL-6 i IL-21, natomiast powstawaniu ludzkich limfocytów Th17 sprzyjają TGF-b, IL-1b,
IL-2 w połączeniu z IL-6, IL-21 lub IL-23. Limfocyty Th17 są obecnie
przedmiotem intensywnych badań dotyczących ich roli w patogenezie wielu
chorób autoimmunologicznych, zapalnych i alergicznych. Coraz
więcej uwagi poświęca się także ich roli w odporności
przeciwnowotworowej. Mimo że wykazano obecność limfocytów Th17 w
mikrośrodowisku raka jajnika, jednak nadal nie określono ich wpływu na
rozrost komórek nowotworowych. Kontrowersje wokół roli
Th17 w patogenezie różnego rodzaju nowotworów sugerują,
że IL-17 może działać przeciwnowotworowo lub przeciwnie sprzyjać
rozwojowi guzów. Istotnym mechanizmem warunkującym rozrost guza
nowotworowego, w którym limfocyty Th17 odgrywają zasadniczą
rolę, jest angiogeneza i działalność prozapalna. Równo-cześnie
wiele danych wskazuje na to, że podwyższona ekspresja IL-17 może
przemawiać za przeciwnowotworowym działaniem limfocytów Th17.
Dokładne poznanie biologii limfocytów Th17, mechanizmów
ich różnicowania i supresji wymaga dalszych badań,
których wyniki pozwolą na opracowanie nowych metod terapii
przeciwnowotworowej.
Słowa
kluczowe: limfocyty Th17, interleukina 17, rak jajnika, odpowiedź przeciwnowotworowa
[Postępy
Biologii Komórki 2011; 38: 423–433]
Barbara ŻYŻYŃSKA-GRANICA
Interleukina 15 – co już wiemy? Budowa, receptory i inhibitory
Streszczenie: Interleukina
15 (IL-15) jest cytokiną o plejotropowym działaniu, wykazującą szerokie
spektrum aktywności. Znacząca rola IL-15 w patogenezie procesów
zapalnych, autoimmunologicznych, zakaźnych i nowotworowych sugeruje
możliwość interwencji terapeutycznej polegającej na blokowaniu
aktywności biologicznej tej cytokiny. Dotychczas stosowane metody
blokowania IL-15 opierają się na uzyskiwaniu przeciwciał blokujących
jej aktywność, skierowanych przeciwko IL-15 lub jej receptorowi, oraz
na modyfikacjach prowadzących do uzyskania rozpuszczalnego receptora
lub zmutowanej cząsteczki IL-15, wykazujących właści-wości
kompetycyjnego antagonisty. Stosuje się również inne związki nie
oddziaływujące bezpośrednio z elementami kompleksu IL-15 i jej
receptora. Żadna z tych strategii nie została jednak wprowadzona do
szerokiego stosowania klinicznego. Nowe perspektywy dla badań,
których celem jest stworzenie metody skutecznej i
wybiórczej inhibicji IL-15, stworzyło wyznaczenie dokładnej
struktury kompleksu IL-15 i jej receptora i poznanie najważniejszych
elementów budowy tych białek, biorących udział w ich wzajemnym
oddziaływaniu. W artykule omówiono budowę IL-15 i jej receptora
oraz sposób ich wzajemnego wiązania, a także przedstawiono
przegląd najważniejszych badań dotyczących inhibicji IL-15.
Słowa
kluczowe: cytokina; interleukina 15; podjednostka ? receptora interleukiny 15; antagonista; przeciwciało
[Postępy
Biologii Komórki 2011; 38: 435–452]
Patrycja WIZIŃSKA, Piotr DZIĘGIEL
Mikrodysekcja laserowa – nowoczesna technika wykorzystywana w biologii molekularnej
Streszczenie: Analizy
molekularne przeprowadzane są najczęściej na hetero-gennym materiale
biologicznym, a uzyskane w ten sposób wyniki obrazują stan
rzeczy istniejący w różnych typach komórek, czyli
również w komórkach niebędących obiektem naszego
zainteresowania. Niniejszy artykuł ma na celu zapoznać czytelnika z
techniką precyzyjnego pozyskiwania materiału do badań molekularnych,
jaką jest mikrodysekcja laserowa. Metoda ta umożliwia pozyskanie nawet
pojedynczych komórek z heterogennego materiału w stanie prawie
niezmienionym pod względem zarówno morfologicznym, jak i
biochemicznym. Niniejsze opracowanie stanowi streszczenie wiedzy o
rodzajach mikrodysekcji laserowej, ogólnych zasadach ich
działania oraz przykładach ich zastosowania.
Słowa
kluczowe: mikrodysekcja laserowa, biologia molekularna
[Postępy
Biologii Komórki 2011; 38: 453–465]
Ewa KACPRZYŃSKA, Izabela MACIEJEWSKA
Komórki
macierzyste pochodzenia zębowego. Możliwości zastosowania we
współczesnej stomatologii i potencjalne kierunki rozwoju –
przegląd piśmiennictwa
Streszczenie: Komórki
macierzyste o mezenchymalnym rodowodzie znajdują coraz szersze
zastosowanie do sterowanej regeneracji tkanek dlatego wyzwaniem
współczesnej stomatologii staje się wykorzystanie komórek
macierzystych izolowanych z miazgi ludzkiego zęba do sterowanej
regeneracji zębiny. Badania prowadzone in vitro i in vivo
oraz szczegółowa analiza molekularna świadczą o istnieniu takiej
możliwości. Obecnie z powodzeniem wykorzystuje się komórki
izolowane ze szpiku kostnego do leczenia zespołów
autoimmunologicznych oraz chorób nowotworowych. Pomimo iż
komórki szpiku kostnego znalazły zastosowanie kliniczne, to
obciążający pacjenta sposób ich izolacji skłania do podejmowania
prób pozyskania komórek macierzystych z innych, bardziej
dostępnych źródeł. Zastosowanie metod badawczych biologii
molekularnej wykazało, że źródłem multipotencjalnych
komórek macierzystych może być miazga zęba. Właściwie
kontrolowana stymulacja środowiska hodowli komórkowej inicjuje
różnicowanie komórek macierzystych miazgi zęba w
odontoblasty. W warunkach in vivo komórki te tworzą zębinę oraz
kompleks miazga-zębina. Spodziewamy się, że w przyszłości wykorzystanie
komórek macierzystych z miazgi zęba stworzy możliwość odbudowy
zmineralizowanych tkanek zęba z zastosowaniem biologicznych
materiałów odtwórczych. Na podstawie przeglądu
najnowszego piśmiennictwa dokonano charakterystyki komórek
macierzystych izolowanych z miazgi ludzkich zębów oraz wskazano
możliwości ich wykorzystania dla celów stomatologicznych.
Ponadto, porównano komórki miazgi zęba z komórkami
pochodzącymi ze szpiku kostnego.
Słowa
kluczowe: komórki macierzyste, sterowana regeneracja tkanek, odontoblasty
[Postępy
Biologii Komórki 2011; 38: 467–473]
Krystyna FILIPIAK, Agnieszka MALIŃSKA, Michał NOWICKI, Dariusz KRUPA, Maciej ZABEL
Innowacyjne metody
archiwizacji, prezentacji i udostępniania preparatów
histologicznych na przykładzie funkcjonowania Centrum Archiwizacji
Obrazów Morfologicznych
Streszczenie: Dynamiczny
rozwój nauk technicznych i technik informatycznych pozwala
obecnie na pozyskiwanie obrazów mikroskopowych preparatów
histologicznych, nie tylko przy użyciu kamer cyfrowych, ale
również wyspecjalizowanych urządzeń zwanych skanerami.
Sprzężenie komputera i urządzenia magazynującego zeskanowane obrazy
wirtualnych preparatów wraz ze specjalistycznym oprogramowaniem
określa się mianem wirtualnego mikroskopu. Umożliwia on zarówno
obserwację panoramiczną preparatu, jak i szczegółową analizę
wybranego fragmentu tkanki przy większym powiększeniu. W wielu
jednostkach naukowo-dydaktycznych wykorzystuje się wirtualną
mikroskopię do celów kształcenia. W roku akademickim 2009/2010
Katedra i Zakład Histologii i Embriologii Uniwersytetu Medycznego w
Poznaniu, jako jedna z pierwszych jednostek naukowo-dydaktycznych w
Polsce, stworzyła bazę wirtualnych preparatów wykorzystywaną do
celów edukacyjnych. Dotychczas zgromadzono ponad 130
obrazów, które skatalogowano w 24 tematycznych folderach
udostępnianych studentom medycyny uczestniczącym w zajęciach
dydaktycznych z zakresu histologii, embriologii i cytofizjologii. Drugą
gałęzią wykorzystującą wirtualną mikroskopię jest telepatologia.
Powiązanie cyfrowych obrazów z technikami internetowymi wytycza
nowe kierunki dla laboratoriów histologicznych czy
patologicznych poprzez stworzenie możliwości korzystania z platform
internetowych oferujących dostęp do wirtualnych mikroskopów i
wirtualnych preparatów. W czerwcu 2011 roku w Centrum
Archiwizacji Obrazów Morfologicznych i Cyfrowej Bazy Danych
Obrazów Mikroskopowych w Katedrze i Zakładzie Histologii i
Embriologii Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu uruchomiona została
platforma internetowa (www.caom.pl) mająca na celu udostępnienie
centralnej bazy danych preparatów mikroskopowych obejmujących
prawidłowe obrazy histologiczne narządów oraz rzadkie i
nietypowe zmiany chorobowe (w tym nowotworowe).
Słowa
kluczowe: wirtualna mikroskopia, wirtualny preparat, telepatologia
[Postępy
Biologii Komórki 2011; 38: 475–489]
Adam MOL, Magdalena STOLAREK
Indukowane mutagenami uszkodzenia dnai mechanizmy ich powstawania
Streszczenie: Genomy
wszystkich organizmów są bardzo stabilne. DNA jest powielany
podczas fazy S cyklu komórkowego i przekazywany do potomnych
komórek. Jest to ważny proces dla prawidłowego funkcjonowania
organizmu i zachowania w niezmienionej formie materiału genetycznego.
Nieustanne oddziaływanie różnych czynników endogennych i
egzogennych na organizm prowadzi do powstawania różnego rodzaju
uszkodzeń DNA. Reaktywne metabolity powstające w komórkach oraz
nieprawidłowości w replikacji i rekombinacji DNA należą do
czynników endogennych powodujących powstawanie spontanicznych
zmian w DNA. Natomiast egzogennymi mutagenami mogą być czynniki
chemiczne, m.in.: analogi zasad, związki alkilujące i aromatyczne oraz
czynniki fizyczne, takie jak: światło UV, czy promieniowanie
jonizujące. Do uszkodzeń wywoływanych przez te czynniki należy m.in.
modyfikacja zasad azotowych, np. alkilacja i oksydacja, utrata zasady
azotowej, tworzenie się dimerów cyklobutylowych, powstawanie
uszkodzeń 6–4 pęknięć nici DNA oraz tworzenie się wiązań wewnątrz
i między nićmi DNA. Uszkodzenia te mogą wywoływać genotoksyczny lub
cytotoksyczny efekt w komórkach organizmu. Powstałe mutacje mają
neutralny lub szkodliwy efekt na organizm, jednak mogą mieć one także
pozytywny wpływ na rozwój organizmu. W takim przypadku mutant
może wykazywać lepsze przystosowanie do niekorzystnych warunków
środowiskowych i zwiększoną żywotność w porównaniu z formą
wyjściową. W mutagenezie wykorzystuje się różne czynniki
chemiczne i fizyczne do zwiększania częstotliwości występowania mutacji
zarówno dla celów poznawczych, jak i hodowli roślin.
Słowa
kluczowe: uszkodzenia DNA, mutageny chemiczne, mutageny fizyczne, mutacje indukowane, mutageneza
[Postępy
Biologii Komórki 2011; 38: 491–505]
Łukasz RĄPAŁA, Rafał STARZYŃSKI, Piotr TRZECIAK, Anna Maria DUSZEWSKA
Budowa i funkcje jajowodowo specyficznej glikoproteiny 1
Streszczenie: Jajowodowo
specyficzna glikoproteina 1 (OVGP1) zwana również pOSP, MUC-9,
sOP92, EAP, EGP i OGP jest białkiem wytwarzanym przez komórki
wydzielnicze nabłonka jajowodu u wielu gatunków ssaków.
OVGP1 po uwolnieniu do płynu jajowodowego uczestniczy w procesie
końcowego dojrzewania oocytów, w dokończeniu kapacytacji
plemników, zapłodnieniu oocytów oraz wspomaga wczesny
rozwój zarodka. Sekrecja i synteza OVGP1 jest ściśle
kontrolowana przez hormony steroidowe wytwarzane przez jajniki i jest
zależna od fazy cyklu płciowego. Badania molekularne nad OVGP1 wykazały
konserwatyzm tego białka zarówno sekwencji nukleotydowej, jak i
aminokwasowej. Główne różnice międzygatunkowe dotyczą
regionu C terminalnego, w obrębie którego występują delecje,
insercje oraz tandemowe powtórzenia z miejscami N- i
O-glikozylacji. Reszty cukrowe przyłączone do OVGP1 chronią białko oraz
wpływają na jego specyficzność i aktywność. Również inne
modyfikacje potranslacyjne (fosforylacja, przyłączanie
siarczanów, kwasu sjalowego) wpływają na różnorodność
działania jajowodowo specyficznej glikoproteiny 1.
Słowa
kluczowe: OVGP1, OGP, MUC 9, oocyt, plemnik, zarodek
[Postępy
Biologii Komórki 2011; 38: 507–516]
Katarzyna KABAŁA
Struktura i regulacja aktywności roślinnych wakuolarnych H+-ATPaz
Streszczenie: Roślinne wakuolarne H+-ATPazy
(V-ATPazy) stanowią klasę białek błonowych, których podstawową
fizjologiczną funkcją jest pompowanie protonów do wnętrza
wakuoli przy udziale energii pochodzącej z rozkładu ATP, a w
konsekwencji generowanie siły protonomotorycznej i napędzanie
procesów transportu wtórnego przez tonoplast. V-ATPazy
należą do filogenetycznie najstarszych i najbardziej skomplikowanych
pod względem struktury pomp protonowych. Zbudowane są z podjednostek
zgrupowanych w dwa sektory: peryferyjny V1, składający się z 8 podjednostek A-H, odpowiedzialny za hydrolizę ATP oraz błonowy V0,
w obrębie którego wyróżnia się podjednostki a, c,
c”, d i e, uczestniczący w transporcie protonów. Analiza
genomu Arabidopsis thaliana (rzodkiewnika) wykazała, że 13 podjednostek V-ATPazy kodowane jest przez 28 genów VHA,
co sugeruje, że poszczególne izoformy podjednostek i
różne kompleksy V-ATPazy mogą funkcjonować w określonych
organach, tkankach, w różnych warunkach fizjologicznych czy
stanach rozwojowych. Aktywność roślinnych V-ATPaz podlega regulacji
zarówno na poziomie genetycznym, jak i potranslacyjnym, w wyniku
odwracalnej fosforylacji, modyfikacji oksydoredukcyjnych lub
modyfikacji indukowanych zmianami w składzie lipidowym błony. W
odpowiedzi na czynniki stresowe aktywność enzymu może być modulowana
zarówno na poziomie ekspresji poszczególnych
podjednostek, jak i zmian w strukturze, dlatego V-ATPazę określa się
często mianem „eko-enzymu”. Liczne badania potwierdzają, że
V-ATPaza uczestniczy w adaptacji roślin do niekorzystnych
warunków środowiskowych, takich jak: zasolenie, obecność metali
ciężkich czy niska temperatura.
Słowa
kluczowe: V-ATPaza, pompa protonowa, podjednostki VHA.
[Postępy
Biologii Komórki 2011; 38: 517–532]
Maria Elżbieta KENDZIOREK, Barbara Maria ZAGDAŃSKA
Aminotransferaza alaninowa w roślinach wyższych
Streszczenie: Aminotransferaza
L-alanina:2-oksoglutaran (EC 2.6.1.2) nazywana alaninową (AlaAT)
katalizuje reakcję transaminacji między L-alaniną a 2-oksoglutaranem
oraz odwrotną, między L-glutaminianem a pirogronianem. Jest jednym z
najważniejszych enzymów uczestniczących syntezie i degradacji
L-alaniny. U roślin wykazano obecność kilku izoenzymów (2 do 6 w
zależności od rośliny) tego enzymu. Lokalizacja subkomórkowa
izoenzymów tej amniotransferazy w cytoplazme, mitochondriach i
peroksysomach wydaje się być ściśle powiązana z rolą metaboliczną: (i)
u roślin typu C4 (Paniculum miliaceum) aminotransferaza alaninowa umożliwia transfer jednostek C3
(pirogronian) z mezofilu do do pochwy okołowiązkowej, (ii)
peroksysomalna aminotransferaza alaninowa wykazująca aktywność
transaminazy L-glutaminian: glioksalan zaangażowana jest w regulację
aktywności fotooddychania, (iii) aminotransferaza alaninowa
niewykazująca aktywności transaminazy L-glutaminian : glioksalan bierze
udział w odpowiedzi nadwrażliwości na atak oraz (iv) enzym ten reguluje
aktywność oksydazy alternatywnej w mitochondriach. Zaobserwowano także
aktywację aminotransferazy alaninowej pod wpływem niedotlenienia i
towarzyszącą jej akumulację L-alaniny. Na tej podstawie wysunięto
przypuszczenie, że enzym ten może być zaangażowany w reakcje
umożliwiające roślinie tolerowanie różnych niekorzystnych
czynników, takich jak okresowe zalewanie pól czy
zaleganie okrywy śniegu. Badania nad roślinami transgenicznymi wykazały
także jej kluczową rolę w metabolizmie azotu. Ponadto peroksysomalna
aminotransferaza alaninowa wspołdziałająca z glioksalanem jako
akceptorem grupy aminowej jest zaangażowana w regulację stężenia
seryny, cytruliny i glicyny w liściach.
Słowa
kluczowe: aminotransferaza alaninowa, izoenzymy, hypoksja, deficyt azotu, fotooddychanie
[Postępy
Biologii Komórki 2011; 38: 533–544]