200004_odkrywca_niezwyklych_bia.pdf

WARTO WIEDZIE

Odkrywca niezwyk¸ych bia¸ek

W 1999 roku laureatem nagrody Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej w

dziedzinie nauk przyrodniczych i medycznych zosta¸ prof. dr hab. Maciej

ûylicz z Mi«dzyuczelnianego Wydzia¸u Biotechnologii Uniwersytetu GdaÄ-

skiego i Akademii Medycznej w GdaÄsku. Uhonorowano go za badania

nad bia¸kami regulatorowymi w systemie obrony komrki przed skutkami

zmian ærodowiska zewn«trznego

w¸aænie bior udzia¸ w replikacji i trans-

krypcji DNA, czyli powielaniu apara-

tu genetycznego i odczytywaniu zawar-

tej w nim informacji. Pilnuj, aby

wytwarzana na rybosomie nowa cz-

steczka bia¸ka mia¸a prawid¸ow budo-

w« nie tylko chemiczn, ale takýe prze-

strzenn, tzn. aby bia¸kowy ¸aÄcuch

zwin¸ si« we w¸aæciwy sposb i co nie

mniej waýne, w odpowiednim czasie.

Dbaj takýe o to, by dotar¸a ona do miej-

sca przeznaczenia (w komrce lub po-

za ni), czyli tam, gdzie b«dzie mog¸a

spe¸nia przypisane jej funkcje. Ma¸o

tego: zapobiegaj powstawaniu trwa-

¸ych niepoýdanych po¸czeÄ pomi«-

dzy poszczeglnymi czsteczkami bia-

¸ek, a jeæli nawet do takowych dojdzie,

potrafi je rozerwa. Umiej«tnoæci te s

szczeglnie potrzebne w sytuacjach

stresowych, a wi«c kiedy zadzia¸aj

czynniki zagraýajce funkcjonowaniu

bd istnieniu komrki, na przyk¸ad

pod wp¸ywem alkoholu lub gwa¸tow-

nego wzrostu temperatury. I to jeszcze

nie wszystko Ð przyzwoitki bior udzia¸

w procesie proteolizy, czyli pilnuj, by

zb«dne lub uszkodzone bia¸ka zosta¸y

jak najszybciej roz¸oýone, a uzyskane

z nich aminokwasy wykorzystane do

budowy nowych czsteczek. Zapobie-

gaj zatem zamienianiu si« komrki

w coæ w rodzaju biochemicznego æmiet-

nika, a jednoczeænie marnotrawstwu

surowcw, przyczyniajc si« do oszcz«d-

nej gospodarki materia¸owej.

Bia¸ka opiekuÄcze odgrywaj wi«c ro-

l« dyrektorw ds. produkcji czy teý g¸w-

nych inýynierw i technologw, nadzo-

rujcych prac« zak¸adu produkcyjnego,

a zarazem dystrybutorw gotowego pro-

duktu i kierownikw zak¸adu utylizacji

odpadw. Nie ulega wtpliwoæci, ýe ma-

j dla funkcjonowania komrki, a wi«c

i ca¸ego organizmu, zasadnicze znacze-

nie. Nic wi«c dziwnego, iý z kolei ich po-

wstawanie kodowane jest przez liczne,

niezaleýne geny umiejscowione w rý-

nych chromosomach. Jedno z tych bia-

¸ek, tzw. bia¸ko szoku termicznego ozna-

czone symbolem Hsp 70, u ludzi ko-

dowane jest aý przez 11 prawie takich

samych genw. Ewolucja zadba¸a tu za-

tem o zapewniajc bezpieczeÄstwo

dzia¸ania uk¸adu nadmiarowoæ, podob-

nie jak czyni to konstruktorzy powiela-

jcy elementy najwaýniejsze dla funkcjo-

nowania urzdzenia. Niektre bia¸ka

opiekuÄcze charakteryzuj si« rwnieý

niezwyk¸, niespotykan u innych bia-

¸ek odpornoæci na dzia¸anie nieko-

dzie pod wzgl«dem rozmiarw,

ale wielkie z punktu widzenia

wydajnoæci i asortymentu produkcji wy-

twrnie bia¸ek. Przeci«tna komrka do-

wolnego organizmu jest w stanie syn-

tetyzowa tysice rýnych rodzajw

tych skomplikowanych zwizkw.

Moýna powiedzie, ýe ta w¸aænie dzia-

¸alnoæ jest kwintesencj jej istnienia.

S¸uý do tego celu specjalne organelle

Ð rybosomy Ð i skomplikowane szlaki

biochemiczne, przekazujce do nich in-

strukcje produkcyjne ze znajdujcych

si« w jdrze komrkowym genw. Ca-

¸y proces technologiczny jest wi«c nie-

zmiernie z¸oýony, nie mniej niý te, kt-

re s¸uý do wytwarzania najnowo-

czeæniejszych urzdzeÄ technicznych

skonstruowanych przez cz¸owieka.

A wiadomo, ýe im coæ jest bardziej

skomplikowane, tym ¸atwiej moýe si«

zepsu i zawieæ, wi«c tym wi«ksze

prawdopodobieÄstwo, ýe podczas pro-

dukcji nie zawsze wszystko wyjdzie

zgodnie z za¸oýeniami i efekt koÄcowy

b«dzie ca¸kiem nie po myæli jego twr-

cw, a produkt nie nada si« do niczego.

Takie same regu¸y obowizuj rw-

nieý w komrce. Jak wi«c radzi sobie

ona z tym problemem? Jakie mechani-

zmy zabezpieczaj j przed produko-

waniem bubli? S to pytania o podsta-

wowym znaczeniu dla zrozumienia za-

sad jej funkcjonowania i ca¸y, zmierza-

jcy w¸aænie ku koÄcowi Projekt Pozna-

nia Ludzkiego Genomu nie jest w grun-

cie rzeczy niczym innym, jak pierw-

szym duýym krokiem w tym w¸aænie

kierunku. Nie znaczy to jednak, ýe nic

na ten temat nie wiadomo. Zebrano juý

niema¸o informacji, a jedno z najwaý-

niejszych odkry ostatnich lat w tej dzie-

dzinie jest w¸aænie zas¸ug prof. Macie-

ja ûylicza.

Od 1983 roku prowadzi on badania

wykrytej przez siebie grupy specyficz-

nych bia¸ek, ktre z racji swych funkcji

otrzyma¸y nazw« ãczsteczkowych

przyzwoitekÓ (ang. molecular chape-

rones), cho ich odkrywca woli je na-

zywa bia¸kami opiekuÄczymi. One to

Profesor dr hab. MACIEJ ûYLICZ urodzi¸ si«

w 1953 roku w GdaÄsku. W 1977 roku ukoÄczy¸ fi-

zyk« doæwiadczaln na Wydziale Matematyki i Fizy-

ki Uniwersytetu GdaÄskiego, gdzie studiowa¸ takýe

biochemi« i biologi« molekularn na Wydziale Bio-

logii, Geografii i Oceanologii. StopieÄ doktora nauk

przyrodniczych uzyska¸ w 1979 roku, doktora habi-

litowanego w 1986, a w 1992 roku nadano mu tytu¸

profesora. W latach 1982Ð1984 przebywa¸ na sta-

ýu naukowym University of Utah w USA, a w latach

1990Ð1993 pe¸ni¸ funkcj« prorektora Uniwersytetu

GdaÄskiego. Od ubieg¸ego roku, po wygraniu kon-

kursu na stanowisko profesora UNESCO, kieruje

Zak¸adem Biologii Molekularnej w Mi«dzynarodo-

wym Instytucie Biologii Molekularnej i Komrkowej

UNESCO-PAN w Warszawie. Jest cz¸onkiem-ko-

respondentem PAN, cz¸onkiem Komisji BadaÄ Pod-

stawowych Komitetu BadaÄ Naukowych, Europej-

skiej Organizacji Biologii Molekularnej, AmerykaÄ-

skiego Towarzystwa Biologii Molekularnej i Bioche-

mii, autorem ponad 100 prac naukowych, cytowa-

nych przesz¸o 4.5 tys. razy.

86 å WIAT N AUKI KwiecieÄ 2000

K omrki to mikroskopijne wpraw-

rzystnych czynnikw zewn«trznych, na

przyk¸ad wysokiej temperatury. W wa-

runkach, w ktrych bia¸ka innych typw

ulegaj trwa¸ej denaturacji, one doznaj

jedynie czasowych odkszta¸ceÄ, a po

ustaniu oddzia¸ywania takiego czynni-

ka samoczynnie powracaj do dawnego,

w¸aæciwego stanu i znowu mog prawi-

d¸owo funkcjonowa.

Dopilnowania przez nie wymaga oko-

¸o 10% bia¸ek, s to jednak bia¸ka klu-

czowe dla ýycia komrki. W komrce

najdok¸adniej zbadanej pod tym wzgl«-

dem pa¸eczki okr«ýnicy ( Escherichia

coli ) jest mniej wi«cej 30 typw bia¸ek

opiekuÄczych w porwnaniu z 4300

wszystkich rodzajw tych zwizkw,

a wi«c zaledwie oko¸o 0.7%, ale za to st«-

ýenie ich jest bardzo wysokie.

Jeszcze jedno wymownie æwiadczy

o tym, ýe bia¸ka opiekuÄcze s komr-

kom i organizmom niezb«dne Ð u

wszystkich, nawet bardzo odleg¸ych od

siebie pod wzgl«dem systematycznym

gatunkw jak mucha i cz¸owiek, s one

prawie identyczne. Wynika z tego, ýe

podczas ca¸ego, trwajcego oko¸o 3 mld

lat, rozwoju ewolucyjnego niemal nie

uleg¸y przekszta¸ceniom, gdyý kaýda

zmiana musia¸a si« koÄczy dla zmu-

towanego organizmu tragicznie. Ale

grozi to niebezpieczeÄstwem Ð tak ma-

¸e, prawie niedostrzegalne rýnice po-

woduj, ýe uk¸ad odpornoæciowy ma

k¸opoty z odrýnieniem swoich bia¸ek

od obcych, czego skutkiem moýe by

choroba autoimmunologiczna. I rzeczy-

wiæcie, po przebytym zakaýeniu bakte-

ryjnym, wskutek ktrego w organizmie

znalaz¸y si« bakteryjne przyzwoitki,

uk¸ad odpornoæciowy zaczyna niszczy

nie tylko je, ale takýe niezwykle do nich

podobne bia¸ka opiekuÄcze gospoda-

rza. Tak w¸aænie powstaje m.in. reuma-

toidalne zapalenie staww.

Bia¸ka opiekuÄcze cechuj si« ponad-

to w¸aæciwoæci o nie do koÄca dotych-

czas poznanym mechanizmie dzia¸ania

Ð silnie pobudzaj uk¸ad odpornoæcio-

wy, zmuszajc go do wytwarzania

zwi«kszonej iloæci przeciwcia¸. Daje to

szans« na opracowanie niezwykle sku-

tecznych szczepionek, opartych na po-

¸czeniu wspomnianego powyýej bia¸-

ka Hsp 70 z fragmentem wirusa lub

bakterii. I co moýe najwaýniejsze Ð ist-

niej takýe uzasadnione nadzieje, ýe uda

si« stworzy autoszczepionk« przeciw-

rakow. Okaza¸o si« bowiem (w wy-

niku doæwiadczeÄ wykonanych przez

amerykaÄskiego naukowca P. Srivasta-

we), ýe w komrkach nowotworowych

bia¸ka opiekuÄcze tworz kompleksy

z innymi peptydami niý w zdrowych,

co moýna wykorzysta do opracowa-

nia takiej skutecznej szczepionki. Stwier-

dzono, ýe bia¸ka te wraz ze zwizany-

mi z nimi peptydami wyizolowane

z komrek nowotworowych i wstrzy-

kiwane myszom, u ktrych wywo¸ano

raka, zapobiegaj przerzutom, a u zdro-

wych zwierzt powoduj powstanie

odpornoæci.

Przyzwoitki przypuszczalnie potrafi

zniwelowa nawet skutki b¸«du tkwi-

cego w genach i naprawi bia¸ko zbu-

dowane nieprawid¸owo z powodu wa-

dliwego kodowania. Wydaje si« to

szczeglnie waýne w przypadku bada-

nego od kilku lat przez prof. ûylicza

bia¸ka p53, odpowiedzialnego za apo-

ptoz« komrek nowotworowych. Obec-

nie w laboratorium prof. ûylicza spraw-

dzana jest hipoteza, ýe niew¸aæciwie

zbudowane takie bia¸ko jest w stanie

uszkodzi prawid¸owe, ale bia¸ka opie-

kuÄcze mog do tego nie dopuæci,

umoýliwiajc zrakowacia¸ym komr-

kom pope¸nianie samobjstw.

Niekiedy jednak bia¸ka opiekuÄcze

zdecydowanie zawodz. Moýe wtedy

dojæ do rozwoju choroby Alzheimera

lub Parkinsona. Niestety, przypusz-

cza si«, ýe bia¸ka opiekuÄcze mog tak-

ýe uczestniczy w powstawaniu chorb

prionowych (takich jak choroba szalo-

nych krw). Wyniki doæwiadczeÄ wy-

konanych na uk¸adzie modelowym

w droýdýach sugeruj, ýe to w¸aæ-

nie przyzwoitki z nieznanej jeszcze

przyczyny powoduj ãzwyrodnienieÓ

prawid¸owych bia¸ek. Naleýy jednak

mie nadziej«, ýe i to odkrycie zosta-

nie wkrtce wykorzystane dla dobra

cz¸owieka.

Co miesic

moýna nas us¸ysze

w radiu.

Nasi autorzy i redaktorzy zach«caj

do czytania ãåWIATA NAUKIÓ,

prezentujc najciekawsze artyku¸y

z aktualnego numeru na antenie rozg¸oæni:

RADIO

CZ¢STOTLIWOå

MTM FM

69.74 FM

JA-RADIO

71.09 FM i 96.8 FM

RADIO CENTRUM 98.2 FM

98.2 FM

RADIO WEEKEND

68.24 FM i 99.30 FM

RADIO EL

72.74 FM i 92.68 FM

RADIO BLUE

97.70 FM

RADIO HIT

70.55 FM i 93.9 FM

RADIO GNIEZNO

73.73 FM

RADIO DELTA

70.40 FM i 87.9 FM

RADIO FAN FM

66.5 FM

REGIONALNE RADIO MY KONIN

70.25 FM

RADIO KOüOBRZEG

71.15 FM i 90.20 FM

RADIO PLUS KATOWICE

107.6 FM

RADIO KKM OüAWA

105.5 FM

RADIO AFERA

98.6 FM

VIA Ð KATOLICKIE RADIO RZESZîW

103.8 FM

KATOLICKIE RADIO PODLASIA

101.7 FM

RADIO 44

89.8 FM

RADIO BaRyS

93.6 FM

POMORSKA STACJA RADIOWA

97.9 FM

RADIO TORUÁ

70.04 FM i 96.7 FM

Henryk Garbarczyk

RADIO INDEX

96 FM

RADIO FREM

90.6 FM

RADIO WARMIA Ð MAZURY

90.2 FM

Nagroda NASA dla Polakw

Pierwszy polski robot pirotechniczny SR-10 Inspector opracowany przez Przemys¸owy

Instytut Automatyki i Pomiarw [patrz: TECHNIKA I BIZNES; åwiat Nauki, styczeÄ 2000]

otrzyma¸ honorow, prestiýow nagrod« ãCool robot of the WeekÓ przyznawan przez

NASA Space Telerobotics Program. Dodatkowe informacje dost«pne s na stronie

NASA:

http://ranier.oact.hq.nasa.gov/telerobotics page/coolrobots.html oraz w witrynie

PIAP: http://www.piap.waw.pl/inspector/.

RADIO LEGNICA

69.86 FM

RADIO ã5Ó

73.28 FM

RADIO PLUS üOWICZ

103.5 FM

RADIO ZIEMI WIELUÁSKIEJ

88.6 FM

RADIO RAK

100.5 FM

RADIO PIOTRKîW

98.20 FM

RADIO LELIWA

71.57 FM i 98.3 FM

RADIO KORMORAN

69.09 i 107 FM

RADIO BOGORIA

70.37 i 94.5 FM

RADIO DLA CIEBIE

101 FM, 101.9 FM, 100.8 FM

Co miesic

moýna nas us¸ysze

w radiu.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: