Zmiana w stężeniu dopaminy połączona jest ze zmienioną dystrybucją innego związku zwanego w skrócie IN-1, który stymuluje wyrastanie wypustek z komórek nerwowych w korze mózgowej. Dzięki regeneracji tkanki i zagęszczeniu neurytowym, staje się ona plastyczna i po 7 tygodniach następuje całkowity powrót do sprawności. Zespół naukowców bada również wpływ innych związków na leczenie 'zaniedbania' na gryzoniach oraz naczelnych.

Sesja posterowa

Nasycone wiedzą stado naukowców przegryzło w pośpiechu nieco suchawy lunch i ruszyło szturmem na ekspozycję posterów, czyli plakatów prezentujących obecne badania poszczególnych laboratoriów. Wystawiono łącznie prawie sto posterów, więc była uczta dla oka i dla ucha podczas dyskusji.

Osobiście prezentowałem swoje ostatnie badania nad odkrytym przez nas niedawno receptorem acetylocholinowym w błędniku żółwia. W przeciągu kilku miesięcy udało nam się zsekwencjonować gen jego podjednostki, zaprojektować i wyprodukować specyficzne przeciwciało, oraz wykryć białko za pomocą metod molekularnych oraz mikroskopowych. Udowodniliśmy, że receptor ten znajduje się w komórkach włoskowych, które wyczuwają ruch płynu w kanaliku błędnika i przesyłają impulsy do mózgu. Bierze on udział w blokowaniu pobudzenia komórki, ustalając charakterystyczną dla niej pobudliwość.

Mój skromny udział w projekcie odkrycia genu podjednostki alfa9 receptora acetylocholinowego w komórkach włoskowych błędnika żółwia. Po lewej stronie stoi moja szefowa, prof. Anna Lysakowski, jedna z nielicznych na świecie specjalistów od narządu zmysłu równowagi. Ma na koncie kilkadziesiąt publikacji naukowych, setki abstraktów i kilka rozdziałów w książkach anatomii. To właśnie dla niej agencja kosmiczna NASA powierzyła projekt badania rozwoju błędnika w przestrzeni kosmicznej. Jej badania skupione są głównie na dwóch rodzajach komórek włoskowych w błędniku gadów, ptaków i ssaków podczas ich rozwoju. Ponieważ dzisiaj wszelkie badania anatomiczne powinny być poparte danymi molekularnymi, również i ja — biolog molekularny — mam przyjemność w nich uczestniczyć.

Dlaczego żółw? Oprócz relatywnie łatwej ekstrakcji błędnika, badania nad gadami dostarczają również ciekawych rezultatów nad ewolucyjnym aspektem rozwoju narządu percepcji równowagi. Analiza porównawcza wykazała 85% podobieństwo do sekwencji genu tego samego receptora u ptaków, co jest oczywistym faktem ze względu na ich bliskie ewolucyjne pokrewieństwo.

Sesja posterowa to świetna okazja do poznania ciekawych ludzi i zdobycia cennych kontaktów. Dzięki dyskusjom przy moim posterze uzyskałem wiele wartościowych rad, które pozwolą nam dokończyć projekt i wkrótce opublikować nasze badania. Coraz lepsze poznanie działania komórek włoskowych, oprócz wzbogacenia naszej wiedzy o funkcjonowaniu zmysłów, pomoże w zrozumieniu przyczyn defektów narządu słuchu oraz równowagi.

Śmierć popołudniową porą

To oczywiście tytuł popołudniowego sympozjum, nikomu z uczestników zjazdu nie stało się nic złego. Gdy dyskusje przy posterach ucichły, a wyschnięte w gorących sporach gardła zostały nasączone kofeiną rozpoczęły się popołudniowe wykłady.

Śmierć popołudniową porą dotyczyła dokładnie śmierci komórek nerwowych oraz patogenicznych mechanizmów w chorobach neurodegeneracyjnych.

Gdy geny powtarzają zbyt dużo

Jedną z grup chorób wyniszczających układ nerwowy są ataksje, które objawiają się zaburzeniami postawy i koordynacji ruchowej. Spowodowane są uszkodzeniem móżdżku lub rdzenia kręgowego, najbardziej powszechną z nich jest ataksja rdzeniowo-móżdżkowa typu I (SCA I). Jest śmiertelna po 10-15 latach i powoduje zniszczenie włókien Purkiniego oraz niektórych jąder pnia mózgowego.

Harry Orr z University of Minnesota z Minneapolis wraz z współpracownikami rozpracowali genetyczne i molekularne podłoże tej dziedzicznej choroby. Otóż omawiana ataksja jest związana bezpośrednio z ilością powtórzeń trzech nukleotydów w genie SCA I, który koduje białko zwane ataksyną I. W normalnej wersji genu, produkowane białko posiada łańcuch 6-38 powtórzeń glutaminy, patogenna wersja proteiny zawiera 39-83 powtórzeń. Zespół Orra udowodnił, że białko musi powędrować do jądra komórkowego, aby wywołać ataksję. Używając zwierząt transgenicznych naukowcy wykazali również, że sztucznie wywołana choroba z 82 powtórzeniami powoduje wyczerpanie ważnego receptora zwanego RORalfa. Jego brak wstrzymuje wzrost i różnicowanie włókien Purkiniego.

Poznanie szczegółów molekularnej ścieżki od genu do symptomów chorobowych pozwoli na opracowanie skutecznej terapii. Dużą szansą może być terapia genowa polegająca na wycięciu dodatkowych powtórzeń genu, jednak minie jeszcze sporo czasu zanim opracowane zostanie leczenie kliniczne.

Gdy białka źle się zwijają

Ostatni wykład prowadzony przez znakomitego naukowca Richarda I. Morimoto z Northwestern University zachwycił wszystkich modelem badań symulujących dolegliwości związane ze źle sfałdowanymi białkami.

Proteiny produkowane są w postaci łańcuchów, które są zwijane w funkcjonalne cząsteczki. Kształtowanie to jest skomplikowane i wymaga współdziałania białek chaperonowych (z ang. chaperone — przyzwoitka), które 'opiekują' się zwijanym łańcuchem.

Znanych jest ponad 100 chorób związanych z błędnie sfałdowanymi białkami, między innymi choroba Kreuzfelda-Jacoba, Huntingtona, Parkinsona, Alzheimera, niektóre formy sklerozy i chociażby wyżej opisywane ataksje i schorzenia nerwowo-mięśniowe.

W naszych komórkach codziennie produkowane są wadliwe białka, które zostają rozpoznane przez komórkową maszynerię recyklingu i niszczone w tzw. proteosomach. Na niewielką skalę pomyłki te są nieszkodliwe. Jednak jeśli podłoże tych błędów tkwi w genach, komórki nie mogą poradzić sobie z białkami, które gromadzą się w nierozpuszczalnych agregatach. Rozpoczyna się odpowiedź szoku termicznego i większość energii przekazana jest na maszynerię naprawczą i niszczącą. Pod wpływem zaburzonej równowagi pojawia się stres komórkowy, który prowadzi albo do nowotworzenia albo do śmierci komórki.

Autor badań zajął się między innymi chorobą Huntingtona, której podłoże leży również w powtórzeniach trzech nukleotydów (CAG) w genie IT15, które kodują glutaminę w białku Htt. Normalny stan obejmuje geny, które posiadają poniżej 28 powtórzeń, 29-39 może rozwinąć chorobę i następne pokolenia będą zagrożone, powyżej 40 na pewno spowoduje chorobę. Skutkiem nadmiernej ilości powtórzeń w genie powstają właśnie źle sfałdowane białka, które zlepiają się w bezładną, toksyczną i niefunkcjonalną masę.

Białko prekursorowe amyloidu. Jeśli gen posiada wadliwą informację białko może zostać nieprawidłowo sfałdowane i być przyczyną powstawania płytek amyloidowych, które wyniszczają mózg pacjenta cierpiącego na chorobę Alzheimera (na podstawie MMDB: Entrez's 3D-structure database, J.Rossjohn et al., wygenerowane za pomocą Cn3D)

Naukowcy rozwinęli doskonały system śledzenia szkodliwości zagregowanych białek używając dobrze znanego robaka C.elegans, którego układ nerwowy został dokładnie zmapowany a genom kompletnie zsekwencjonowany. Dzięki dostarczeniu genu o pożądanej ilości szkodliwych powtórzeń z doczepionym niewielkim białkiem które fluoryzuje na zielono, postępowanie choroby można było obserwować na żywo.

Skoro terapia genowa obecnie dopiero raczkuje, może należy podejść do problemu z innej strony i wspomóc maszynerię naprawczą komórki? Znanych jest 9 białek opiekuńczych, a szacuje się, że jest ich dziesięć razy więcej. Badania na modelu C.elegans pozwolą na eksperymentowanie z nowymi i modyfikacją już poznanych i pomoże zrozumieć tę delikatną i skoordynowaną maszynerię, która chroni nas przed defektami. Zespół badawczy odkrył, że jeśli genetycznie usunie się gen kodujący tzw. czynnik szoku termicznego (Hsf), już 33-35 powtórzeń powoduje powstawanie szkodliwych zlepków białkowych. Białko to koordynuje pracę chaperonów, jeśli więc można je genetycznie ulepszyć, być może będzie przydatne w leczeniu takiego rodzaju chorób.

Nadzieja na przyszłość

Wyniki ostatnich badań w neuronauce są coraz bardziej imponujące, jednak przed naukowcami jeszcze wiele lat mozolnych poszukiwań i skrupulatnych badań. Powyższa relacja to jedynie wybrane wykłady z prac chicagowskiego oddziału Society for Neuroscience. Na zrozumienie tajemnic ludzkiego mózgu pracuje rzesza zdolnych i ambitnych badaczy na całym świecie. Neuronaukowcy dysponują coraz bardziej imponującymi narzędziami eksploracji neuroświata, jak chociażby urządzenie do mapowania aktywności mózgu w czasie rzeczywistym — fMRI. Biologia molekularna daje możliwość manipulacji genami i tworzenia złożonych modeli badawczych. Mikroskopia konfokalna i elektronowa sprzęgnięta z komputerami dostarcza niesamowitych wręcz sposobów wizualizacji badanej tkanki. Powoli wkraczamy w erę kiedy jedynym ograniczeniem kolejnych sukcesów będzie brak czasu i odrobina szczęścia w szybkim odnalezieniu przyczyny danej choroby czy podstawy określonego zachowania. Neuronauka to dziedzina w której warto pokładać nadzieję na przyszłość, w którą warto inwestować i w której kierunku warto się kształcić.

Po przeczytaniu tego tekstu, czytelnicy często wybierają też: Muzyka i mózg Człowiek - to brzmi staroświecko

Comment on this article..   See comments (3)..

Send text to e-mail address..

Print-out version..    PDF    MS Word

Marcin Klapczyński Ukończył biologię molekularną na Uniwersytecie Adama Mickiewicza w Poznaniu. Pracował jako Research Specialist in Health Science w Department of Anatomy and Cell Biology na University of Illinois w Chicago. Obecnie pracuje jako Associate Cell Biologist / Histologist w Abbott Laboratories (Illinois). Specjalizuje się w ekspresji białek 'od zera', hodowlach linii komórkowych, symulacji in vitro procesów zachodzących w komórkach. Jego pasją jest teoria ewolucji, w szczególności ewolucja systemów biochemicznych i pochodzenie życia we Wszechświecie.  Number of texts in service: 22  Show other texts of this author  Number of translations: 1  Show translations of this author  Newest author's article: Wykonanie statywu Dobsona, złożenie i kolimacja teleskopu