Choroby, objawy i leczenie

Naukowcy, których badania finansowane są ze środków unijnych, opracowali czujnik pozwalający mierzyć stężenie cynku wewnątrz komórek. Odkrycia powinny doprowadzić do lepszego poznania chorób, w których cynk odgrywa pewną rolę, takich jak cukrzyca czy Alzheimer.

Wyniki badań, prowadzonych przez naukowców z Holandii i Wlk. Brytanii, opublikowało w Internecie czasopismo Nature Methods. Źródłem unijnego wsparcia był projekt SAVEBETA (Molekularne ścieżki leżące u podstaw obniżonej masy komórek beta w cukrzycy), finansowany z tematu “Nauki o życiu, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia” Szóstego Programu Ramowego (6PR).

Cynk bierze udział w wielu procesach w organizmie człowieka – między innymi w przewodzeniu impulsów nerwowych. Około 5% wszystkich białek wytwarzanych przez organizm bierze udział w transporcie cynku. Jednocześnie cynk wydaje się odgrywać rolę w różnych chorobach, np. w cukrzycy typu 2. Wiadomo również, że wysoki poziom cynku jest toksyczny, ale sposób utrzymywania przez organizm prawidłowego poziomu tego pierwiastka w komórkach poznano jak dotąd tylko w niewielkim zakresie.

“Przeprowadzono stosunkowo niewiele prac biologicznych nad cynkiem w porównaniu do innych metali takich jak wapń czy sód, po części dlatego, że nie dysponowaliśmy wcześniej narzędziami do jego precyzyjnego pomiaru”‘ – zauważył profesor Guy Rutter z Wydziału Medycyny Imperial College London w Wlk. Brytanii. “Cynk ma ogromne znaczenie dla organizmu – wyniki badań sugerują, że odgrywa rolę w wielu obszarach, między innymi w mięśniach i mózgu.”

Czujniki wykorzystywane obecnie do pomiaru poziomu cynku w komórkach są często niedokładne, nie wykrywają najniższych stężeń cynku i nie są w stanie określić różnic w poziomie cynku między różnymi częściami komórki.

W ostatnich badaniach naukowcy zaprezentowali nowe urządzenie zwane czujnikiem fluorescencyjnego rezonansowego transferu energii (FRET). Czujnik składa się z dwóch meduzowatych białek: niebieskozielonego i żółtego. Zespół zbudował białko w taki sposób, że światło pochłaniane przez niebieskozielone białko jest przekazywane do żółtego białka, które emituje żółte światło. Kiedy jon cynku łączy się z czujnikiem, fluorescencyjne białka rozdzielają się i transmisja światła między nimi słabnie.

Naukowcy wykorzystali mikroskop fluorescencyjny, aby odkryć długości fal światła emitowanego przez białka. Tym sposobem mogli określić, gdzie można znaleźć w komórce wyższe poziomy cynku.

Zespół przetestował swoje nowe urządzenie na trzustkowych komórkach beta. W tych komórkach wytwarzana jest insulina a wiadomo, że cynk bierze udział w pakowaniu insuliny. Gen kontrolujący proces pakowania jest często wadliwy u osób chorych na cukrzycę typu 2.

Nowe urządzenie wykazało znacznie wyższe poziomy cynku w ziarenkach struktur komórkowych, w których znajduje się insulina.

“To coś pięknego – zobaczyć, że stężenie cynku w komórce jest precyzyjnie utrzymywane na poziomie około 400 pikomoli na litr. Zbyt wysokie stężenie cynku jest niezwykle toksyczne dla komórki, ale jednocześnie cynk jest niezbędnym jonem metalu dla wielu enzymów i wszelkiego rodzaju innych procesów komórkowych” – powiedział Maarten Merkx z Politechniki w Eindhoven, Holandia.

Naukowcy planują obecnie dalsze dopracowanie czujnika, aby badać cynk w żywym modelu myszy i sprawdzić, w jaki sposób cynk porusza się w różnych tkankach.

“Możemy obecnie bardzo precyzyjnie mierzyć stężenie cynku w komórkach, jak również sprawdzać jego rozmieszczenie wewnątrz komórki za pomocą naszego molekularnego urządzenia pomiarowego” – mówi profesor Rutter.

“Tego typu informacje pomogą nam przekonać się, co się dzieje wewnątrz różnych tkanek, na przykład w mózgu osoby chorej na chorobę Alzheimera, w której, jak przypuszczamy, cynk może odgrywać pewną rolę. Mamy nadzieję, że ten nowy czujnik pomoże naukowcom dowiedzieć się więcej na temat chorób związanych z cynkiem i ewentualnie znaleźć nowe sposoby ich leczenia.”

Więcej informacji:

Imperial College London:

http://www.imperial.ac.uk

Politechnika w Eindhoven:

http://www.tue.nl

Nature Methods

http://www.nature.com/nmeth/index.html

Projekt SAVEBETA:

http://www.savebeta.eu/

Teksty pokrewne: 27115, 30661

Kategoria: Wyniki projektów
Źródło danych: Imperial College London; Politechnika Eindhoven; Nature Methods
Referencje dokumentu: Vinkenborg, J. L. et al. (2009) Genetically encoded FRET sensors to monitor intracellular Zn2+ homeostasis. Nature Methods (w druku), publikacja internetowa z dnia 30 sierpnia. DOI: 10.1038/nmeth1368.
Indeks tematyczny: Koordynacja, wspólpraca; Nauki biologiczne; Medycyna, zdrowie; Badania Naukowe

szukane:

• podwyĹźszony poziom cynku
• wysoki poziom cynku