Nobel za komórkowy "pocałunek śmierci"

Jak napisał w uzasadnieniu swojej decyzji komitet noblowski, wszystkie żywe istoty - zarówno ludzie, zwierzęta, jak i rośliny -  są zbudowane z białek. W ostatnich dziesięcioleciach biochemicy badali procesy powstawania najrozmaitszych białek. Ich rozpad budził o wiele mniejsze zainteresowanie. Ale gdyby organizm nie  potrafił rozkładać zbędnych białek, nie mógłby funkcjonować.

Na początku lat 80. XX wieku Aaron Ciechanover, Avram Hershko i  Irwin Rose odkryli jeden z najważniejszych cyklicznych procesów w  komórce - proces rozpadu białek. Te właśnie badania przyniosły im  tegorocznego Nobla.

Aaron Ciechanover (ur. w 1947 r. w Hajfie , ale mający polskie korzenie) z Izraela i jego rodak węgierskiego pochodzenia Avram Hershko (ur. w 1937 r.) pracują w  Izraelskim Instytucie Technologii Technion w Hajfie. Trzeci noblista, 78-letni Amerykanin Irwin Rose, prowadzi badania na  Uniwersytecie Kalifornijskim w Irvine.

Wyspecjalizowane białka - enzymy - uczestniczą w reakcjach chemicznych, twarda keratyna tworzy włosy i paznokcie, przezroczysta krystalina występuje w soczewce oka, superelastyczne białko pajęczej nici jest mocniejsze od stali, aktyna i miozyna to  kurczliwe białka mięśni. Nawet kości w znacznej części składają się z białka.

Żywa komórka przypomina mikroskopijne miasto, w którym bez przerwy trwają rozbiórki starych domów i buduje się nowe obiekty -  tyle że proces przemiany białek zachodzi z ogromną szybkością. Jednak w normalnych warunkach jest to proces ściśle kontrolowany -  białka, które mają ulec zniszczeniu, dostają molekularną etykietkę - można ją nazwać "pocałunkiem śmierci".

Tak oznakowane trafiają do proteasomów, są rozkładane na małe fragmenty - peptydy, a potem na jeszcze prostsze aminokwasy. Z  aminokwasów można tworzyć nowe białka. Niszczone są białka "zepsute" albo takie, których obecność jest niepożądana - spełniły już swoje zadanie i teraz tylko przeszkadzają.

"Etykietka" takiego zbędnego białka zawiera małą cząsteczkę białka zwanego ubikwityną. Ubikwityna wiąże się z białkiem, czyli namierza je i znakuje, ponieważ przeszkadza ono, jest dla komórki toksyczne. Ubikwityna rozpoznaje te białka na podstawie zmian w  ich przestrzennej strukturze lub w sekwencji aminokwasów. Umożliwia ona jego połączenie z dokonującym "egzekucji" enzymem -  proteasomem, a gdy "egzekucja" się dokona, może być powtórnie wykorzystana jako "etykietka" dla kolejnych białek.

Dzięki pracom tegorocznych noblistów można zrozumieć na poziomie komórki, jak są kontrolowane procesy rozpadu, dlaczego rozkładane są te, a nie inne białka. Dzięki kontrolowanym za pomocą ubikwityny procesom rozpadu możliwy jest podział komórek, naprawa DNA, "kontrola jakości" nowo wytwarzanych białek, a także niektóre reakcje odpornościowe.

Jeśli mechanizm kontrolowanego rozpadu źle działa, chorujemy. Przykładem może być rak szyjki macicy, choroba Alzheimera, w  której zbędne białka uszkadzają mózg, czy mukowiscydoza, w której z powodu nadmiernie gęstego śluzu dochodzi do uszkodzenia wielu narządów. Badania nad ubikwityną powinny pomóc w opracowaniu skuteczniejszych leków.

Niedawno zarejestrowano bortezomib - przeciwnowotworowy lek hamujący działanie proteasomów. Dzięki temu w komórkach pozostaje więcej białek regulujących podział komórkowy.

Czytaj też: Mniej ubikwityny, Zapalenie życia (Co może nas uchronić przed rakiem, zawałem serca i cukrzycą?), Doktor Alzheimer (Tran i czerwone wino lepiej chronią przed skrajną demencją niż kosztowne leki), Wirus nadziei (Na chorobę Parkinsona zapadają coraz częściej ludzie młodzi)

ss, pap