O zależnościach i uzależnieniach

8 października 2009
Blog szalonych naukowców

W naukach medycznych wszystko obecnie kręci się wokół tych samych kluczowych zagadnień : czym jest życie, jak działają mechanizmy biologiczne i jakie cząsteczki są w te procesy zaangażowane.


Tegoroczni medyczni nobliści : Elizabeth Blackburn, Carol Greider i Jack Szostak – odkrywcy telomerow i telomerazy – zadają sobie takie właśnie pytania.


W poprzednim wpisie pisałem o osiągnięciach Gurdona i Yamanaki. Snułem tez domysły czy dostaną Nobla, choć wydawało się niemozliwe by nastapiło to w tym roku. Tak też się stalo – Gurdon i Yamanaka Nobla nie dostali i sa nadal pierwszoplanowymi kandytatami. Nagrodę przyznano zaś odkrywcom telomerów i telomerazy.


Na pierwszy rzut oka gdzie tam telomerom do różnicowania czy odróżnicowywania komórek, przeprogramowania ich jąder i uzyskiwania komórek macierzystych? Wbrew pozorom jednak tematy badawcze Gurdona i Yamanaki są bardzo zbliżone do tematów Blackburn, Greider i Szostaka. W biologii wszystko jest ze soba ściśle powiązane.


Produkcja zarodkowych komórek macierzystych bez prominentnego udziału telomerazy nie byłaby po prostu możliwa. Komórki z przeszczepionymi jądrami komórkowymi (Gurdon) lub z zaindukowne genetycznie do ‚odmłodzenia’ (Yamanaka) muszą przejść bowiem podziały komórkowe. A do tego celu niezbędne jest powielenie DNA. Dla prawidłowego powielenia DNA konieczne jest zaś odtworzenie koncówek chromosomów – czyli właśnie telomerów – a do tego konieczna jest telomeraza.


Związek pomiędzy odkryciem jak następuje odtwarznie telomerów i jak uzyskiwać komórki macierzyste staje się więc oczywisty.


Telomeraza jest jednak jednym z wielu enzymów umożliwiających podziały komórkowe. Dzięki namnażaniu komórek z maleńkiej zygoty powstaliśmy my wszyscy. Mogą również odtwarzać się cały czas nasze organizmy (dzielą się intensywnie komórki krwi, skóry, nablonków wewnętrznych, włosów, komórki rozrodcze itd). Zablokowanie na dłużej podziałów komórkowych grozi po prostu śmiercią.


Telomeraza pozwalając na odtworzenie końcówek chromosomów umożliwia prawidłowe podziały komórkowe. Jednak nie tylko brak tego enzymu (jego ilość w komórce spada wraz z wiekiem organizmu), ale i nadmiar bywa groźny. Za dużo telomerazy mają bowiem komórki rakowe. Między innymi dlatego mogą dzielić się bez końca i w sposób zupełnie anarchiczny.


Dla prawidłowego działania wszystkich komórek niezwykle ważna jest równowaga większości jej enzymów. Każde rozregulowanie mechanizmów kontrolnych prowadzi do nieobliczalnych w skutkach zaburzeń.
Dlaczego więc uhonorowano Noblem odkrycie własnie telomerazy? Powodów do tego jest wiele. Między innymi taki, że proces odtwarzania telomerów jest kluczowy dla życia i wspólny dla wszystkich komórek posiadających jądra komórkowe i chromosomy, od drożdzy do komórek ludzkich. A więc, jak mówi się potocznie, jest ‚ważny’.


Ponadto manipulownie telomerazą ma znaczenie terapeutyczne w leczeniu wielu typów nowotoworów, np. białaczek. Dlatego również inne odkrycia mechanizmów regulujących kolejne etapy podziału komórkowego nagradzane są Noblami. W 2001 otrzymali to wyróżnienie naukowcy, którzy odkryli podstawowy mechanizm działania enzymów (kinaz), które fosorylując inne białka wprowadzają komórkę w podział. Ich zaburzenia również prowadzą do powstawania nowotworów.


Molekularne szczegóły mechanizmów podziałowych należą nie tylko do biologii. Czym więcej wiemy o interakcjach na poziomie molekuł, tym bardziej wkraczamy w domenę chemii. Dlatego także chemiczne Noble przyznawane są za rozpracowanie procesów związanych z podziałem komórkowym. W roku 2004 nagrodę tę otrzymali Rose, Ciechanover i Hershko za odkrycie procesu kontrolowanej degradacji białek. Bez niego również podziały komórkowe byłyby niemożliwe. Podobnie jest z procesem transkrypcji, choć związek z namnażaniem komórek jest nieco luźniejszy. Przebieg tego procesu na poziomie molekularnym opisał chemiczny noblista z roku 2006 Roger Kornberg.


Piszę o tych podobieństwach z jednego powodu. Otóż pokazują one wspólne mianowniki życia na Ziemi. Tegoroczny noblista Jack Szostak wierzy nie tylko w jedność życia, ale sądzi, iż można eksperymentalnie dowieść jak życie się zaczęło. Prowadzone obecnie w jego laboratorium w Harvardzie badania, jeśli uwieńczone będą sukcesem, co jest bardzo prawdopodobne, doprowadzą go zapewne do kolejnego Nobla. Wcześniej jednak pewnie dostaną go Gurdon i Yamanaka.

Jacek Kubiak

Na zdjęciu: Narodziny Wenus (z morskiej piany), Sandro Botticelli, 1485.