Zaburzenia pracy rzęsek, obecnych na powierzchni komórek niemal wszystkich organizmów, są źródłem wielu chorób człowieka. Naukowcy z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. Nenckiego w Warszawie chcą poznać niektóre tajemnice tych organelli.

Jak wyjaśniają specjaliści z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. Nenckiego PAN (IBD PAN), z wyjątkiem grzybów i roślin wyższych, niemal wszystkie komórki, od pierwotniaków po komórki ludzkiego ciała, są wyposażone w rzęski, czyli krótkie wypustki. Służą one do odbierania bodźców z otoczenia, a także do poruszania się całych komórek lub przemieszczania płynów i drobin w ich bezpośrednim sąsiedztwie. Choć występują one powszechnie, o budowie i funkcjonowaniu rzęsek nadal wiemy zaskakująco mało. Tymczasem zaburzenie ich pracy u ludzi leży u podłoża wielu chorób, tzw. ciliopatii.

Naukowcy z IBD PAN rozpoczęli realizację pięcioletniego grantu EMBO Installation Grant, który pozwoli im lepiej zrozumieć zasady budowy i funkcjonowania rzęsek zarówno u pierwotniaków, jak i w komórkach ssaków.

„Rzęski to bardzo interesujące organelle. Zwykle mają długość od kilku do kilkunastu mikrometrów; w tym ostatnim przypadku nazywamy je wiciami. Ich szkielet tworzą mikrotubule, czyli maleńkie rurki zbudowane z białka tubuliny” - wyjaśnia dr Dorota Włoga, która w Pracowni Fizjologii Ruchów Komórkowych Instytutu Nenckiego formuje grupę do badań nad tymi organellami.

Jak czytamy w komunikacie IBD PAN, w zależności od pewnych różnic w budowie rzęski mogą być nieruchome lub wykazywać zdolność do poruszania się. Pojedyncze rzęski nieruchome (rzęski pierwotne) pełnią ważne funkcje czuciowe: odbierają bodźce ze środowiska i przekazują je do wnętrza komórki. Dla człowieka, tak jak i dla innych organizmów, ta funkcja ma fundamentalne znaczenie. Brak lub wadliwe funkcjonowanie tych rzęsek może prowadzić do tworzenia cyst w nerkach, polidaktylii (obecności dodatkowych palców) czy otyłości. Silnie przekształcone rzęski znajdziemy m.in. w pręcikach siatkówki oka, a ich uszkodzenie skutkuje zaburzeniami wzroku.

Rzęski ruchome umożliwiają przemieszczanie się plemników oraz pewnych typów organizmów jednokomórkowych, a przynajmniej niektóre mogą też pełnić funkcje czuciowe. Zsynchronizowane bicie rzęsek komórek nabłonkowych przesuwa wydzieliny (np. w drogach oddechowych) lub odpowiada za transport drobin (np. komórki jajowej w jajowodzie).

„Niedawno japońscy badacze pokazali, że myszy z zaburzeniami pracy rzęsek nabłonka wyścielającego drogi oddechowe mają problemy z usuwaniem wydzielin i wydają odgłosy przypominające kichanie i kaszlenie” - mówi dr Włoga.

O istnieniu rzęsek wiadomo od dawna, jednak o szczegółach ich budowy i działania naukowcy nadal wiedzą niewiele. „Wedle obecnych szacunków, za powstanie i funkcjonowanie pojedynczej rzęski może odpowiadać nawet 500-600 białek” - podkreśla badaczka.

Celem prac naukowców z Instytutu Nenckiego jest wyszukanie nowych, potencjalnie rzęskowych białek i zbadanie, czy znajdują się one w rzęskach, a jeśli tak, to jak wpływają na ich budowę i funkcjonowanie.

Badania są prowadzone na pierwotniaku Tetrahymena thermophila, modelowym organizmie umożliwiającym prowadzenie analiz zarówno na poziomie ultrastrukturalnym, jak też biochemicznym i molekularnym. W drugiej fazie badań naukowcy sprawdzą, czy białka, zidentyfikowane u pierwotniaków jako rzęskowe, pełnią podobne funkcje w komórkach ssaków.

„Odległość ewolucyjna między pierwotniakiem a człowiekiem jest ogromna. Będziemy zatem chcieli się upewnić, czy funkcja białka rzęskowego rzeczywiście została zachowana w ewolucji. Jeśli tak, zidentyfikowane białka pozwolą na lepsze zrozumienie molekularnych podstaw ciliopatii, a w przyszłości, być może, będą mogły posłużyć jako cel terapii medycznych” - wyjaśnia dr Włoga.

Badania nad rzęskami są prowadzone w ramach pięcioletniego grantu EMBO Installation Grant, przyznawanego naukowcom przez Europejską Organizację Biologii Molekularnej (EMBO), niezależną fundację wspierającą rozwój biologii molekularnej w Europie. Grant ten umożliwia naukowcom powracającym do kraju założenie i rozwój własnej grupy badawczej oraz nawiązanie współpracy z innymi naukowcami w ramach EMBO.

Źródło: http://www.naukawpolsce.pap.com.pl
Fot.: PAP/ Instytut Nenckiego, Grzegorz Krzyżewski