Buňky se domlouvají „morseovkou“  
Poznatek o jednoduché komunikaci buněk připomínající morseovku bude mít velký dopad na způsob léčby celé řady poruch a nemocí.

 

 
Samuel F. B. Morse

Morseovu abecedu vymyslel na konci na konci 19. století americký fyzik Samuel F. B. Morse, který ji v roce 1844 vyzkoušel při prvním telegrafickém spojení mezi Washingtonem a Baltimorem. Odtud pochází ona památná věta: „What hath God wrought“ , což v překladu znamená  „Co to Bůh způsobil“. Principem morseovky je signalizace na bázi předem dohodnutých vzorů. Je to jednoduchý a  efektivní způsob komunikace. Pan Morse si ale připsat prvenství za signální a kódovanou komunikaci připsat nemůže. Naše buňky si v našich tělech obdobné  kódované signály také předem dohodly a s úspěchem je používají. Tento mechanismus buňkám slouží  k tomu, čemu zatím moc nerozumíme – k zapínání a vypínání genů. Při studiu pohybu  signálních molekul uvnitř buněk, které aktivují a nebo zase tlumí funkci genů, se stále  ukazuje, že síla signálu asi moc důležitá není. Mnohem větší význam má  dynamika signálu a jeho použitý frekvenční typ (vzor).

Zvětšit obrázek
Dobový plakát 1944, který symbolizoval novou éru komunikace mezi kontinenty pomocí signálních vzorů vedených podmořským kabelem.

Profesor Michael White z Centra pro buněčné modelování při Liverpoolské universitě,  který vedl výzkumný tým, komentuje získané výsledky slovy: „ Časování opakování signálů je pro jejich vyhodnocení buňkou základní charakteristikou. Buňky tedy mohou číst oscilaci hladiny transkripčních faktorů podobným způsobem jako když čteme kód morseovky.“
Tento poznatek vyplynul z pokusů, při kterých sledovali, jak  buňky  „čtou“ signály (neboli transkripční faktory), které se podílejí na řízení dějů jakými jsou dělení buňky a nebo programovaná smrt buňky. Ukázalo se, že dynamika a nebo chcete-li rozkmit koncentrace signálních molekul, je podobný změnám hladiny iontů vápníku o němž se již dříve vědělo, že podobným způsobem „vyřizuje“ některé vzkazy v buňkách. Poznatek o této podobnosti  svědčí o tom, že signální molekuly jsou obecnějším a zřejmě hojně využívaným způsobem řízení dějů.

Zvětšit obrázek
Michael White, profesor Liverpoolské university, který odhaluje jak buňky regulují funkce svých genů. Činí tak na úrovni jednotlivých buněk. Děje probíhající v reálném čase

Různé dodatečné vzkazy se přitom mohou předat jen tím, že se  změní  signální vzor (jinak řečeno – během přenosu signálu stačí změnit jeho vysílanou frekvenci). Tedy obdobně jako u morseovky – ikdyž čárka a několik teček mohou mít stejnou délku vysílaného signálu, jejich vzor přenáší odlišnou informaci. Tento pokus zaměřený na množení buňky a na její úmrtí jen rozšiřuje počet dějů řízených pulsačními signály. Nejsou to však jediné děje, které jsou v organismu takto řízeny. Z dřívější doby již známe, že se to týká i sekrece hormonu označovaného jako  GnRH  (gonadotropin uvolňující hormon). Za normálních podmínek se ve vaječnících ženy vyvíjí každý měsíc několik vajíček, ale dozrává pouze jedno z nich. Jeho vývoj, dozrání a uvolnění z vaječníku (ovulace) je řízen hormony podvěsku mozkového. Samotný tento hormon (GnRH) je sledovat obtížné. Je to totiž  peptid, který je  rychle metabolizován. Po jeho uvolnění z hypotalamu z něj v periferní krvi není za  dvě až čtyři minuty ani památky.  Sledování jeho hladiny se obchází zjišťováním koncentrace až jeho následného produktu, který jeho uvolnění zprostředkuje. Sleduje se až hladina spouštěného hormonu, kterým je luteotropní hormon. Pokud jste u lékaře, měří vám až tento následný efekt - koncentraci uvolňovaného luteotropního hormonu (LH). Podle něj se odvozuje na správnou funkci hypotalamu. Při měření hladiny hormonu LH se u žen s pravidelným cyklem  zjišťuje jeho charakteristická pulsační sekrece. V době, kdy zrají folikuly ve vaječníku je perioda signálu 90 – 120 minut. V době rozvoje žlutého tělíska je perioda 180 – 240 minut.

Zvětšit obrázek
Ovariální cyklus u žen je příkladem přenosu signálů pomocí pulsací. Hladina luteotropního hormonu (LH) kolísá podle stadia aktivace hypotalamu. Sekrece hormonu může přejít z nepulzujícího stadia do pomalých pulsů s vysokou amplitudou, přes klidové spánkové pusly, až do sekrečního signálu vyznačujícího se pravidelným devadesátiminutovým pulsem.

Dojde-li k nepravidelnostem v těchto frekvencích a nebo ve velikosti  rozkmitu těchto pulsů, vede to k celé škále poruch zapříčiňujících neplodnost - od nedostatečné funkce žlutého tělíska přes poruchy ovulace až po anovulaci.


Nynější poznatky při využívání přenosu signálů v těle jdou ale mnohem dál a jejich srovnání s pozorováním rozkolísané hladiny hormonu v krevním řečišti, které jsme zde zmínili je jen jakýmsi pozorováním velkých ručiček na jemném hodinovém strojku. Nynější objevy totiž jdou  až na ovlivňování funkce genů pomocí oscilace transkripčních faktorů uvnitř buňky.


Poznatky o dorozumívání se buněk mezi sebou, otvírá zcela nové dveře farmaceutickému průmyslu a novým způsobům léčby. Jsou tu ale dva problémy. Tím prvním je fakt, že nejdříve budeme muset tyto signální vzory určit, a zjistit  u nich co je „normální“. Až se v tom vyznáme, vznikne nám ještě náročnější problém – naučit se   dopravovat  účinné substance na patřičné místo, a to v potřebných koncentracích a ještě k tomu dodržet odpovídajících pulsační vzory.

Zvětšit obrázek
White využil luminiscence (v tomto případě luciferinu) ke sledování oscilace transkripčních faktorů uvnitř buňky. Buňka si dokáže regulovat zda spuštěný gen „pojede na plný plyn“, a nebo zda si řekne, „klídek, žádný spěch“.




I když jsme v našich poznatcích v tomto směru teprve na začátku, můžeme již dnes hrdě prohlásit, že doba „zlomu“ je tu a že léčba hormonálními preparáty bude čím dál tím méně podobná stávajícímu chození k „obvoďákovi“ na zobanec do zadku.
Končí éra  „čím více tím lépe“ a léčba  dostává další rozměr, který připomíná ono známé: „ Nemusí pršet, stačí když kape“.  Kapat ale musí podobně jako u morseovky - v signálních vzorech, na kterých se naše buňky již dávno předem nějak dohodly.

Prameny:
Postgenom Consortium 
Biotechnology And Biological Sciences Research Council
Enfotext
Knihovna kongresu USA

Datum: 12.02.2005 21:11
Tisk článku

Nový přehled biologie - Rosypal Stanislav, kolektív
 
 
cena původní: 980 Kč
cena: 970 Kč
Nový přehled biologie
Rosypal Stanislav, kolektív

Diskuze:

frekvence

Tomas,2005-02-13 14:26:20

mozna jsem rejpal, ale frekvence ma rozmer s^-1, nemuze tedy byt 120 minut; autor mel asi na mysli periodu

Odpovědět


frekvence

Josef Pazdera,2005-02-13 21:07:40

Ano, v tomto případě je asi lépe mluvit o periodě. Díky.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni














Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace