Jak se rozhoduje buňka? Odpovědi bude hledat česká vědkyně Zíková

Česká vědkyně bude studovat mechanismy, které umožňují komunikaci uvnitř buňky. Vzhledem k tomu, že jde o základní buněčný proces, budou mít nové poznatky přesah do mnoha odvětví biologie včetně lidské medicíny. Mohou například pomoci rozkrýt podstatu zhoubných procesů, jako je stárnutí, neurodegenerativní nemoci či rakovina. ERC granty patří k nejprestižnějším v Evropě, v Biologickém centru AV ČR je v uplynulých letech získali další dva vědci a jedna vědkyně.

Uvnitř každé buňky probíhá čilá komunikace. Její jádro naslouchá buněčným organelám a na základě poskytnutých informací se rozhoduje, co dál podniknout. Možností je spousta, buňka se může rozdělit, nebo se změnit v jiný typ buňky, může „usnout“ a čekat na lepší vnější podmínky či spáchat buněčnou sebevraždu. Jednou z nejdůležitějších organel, které mají na buněčný osud vliv, jsou mitochondrie.

Tyto buněčné továrny poskytují buňce nejenom energii, ale také vyrábí řadu důležitých látek. Zbytku buňky neustále podávají zprávy o tom, jak se jim daří, co vyrábí a zda mohou dodat dostatek energie pro daná buněčná rozhodnutí. Informace se předávají pomocí nejrůznějších molekul. Jedněmi z nich, jak se teprve nedávno překvapivě zjistilo, jsou i reaktivní molekuly kyslíku, nazývané kyslíkové radikály.

Ve vědě jsou tyto molekuly dobře známy, protože pokud je jich v buňce nadbytek, způsobují rozsáhlá poškození, tak zvaný buněčný stres, který může končit až smrtí buněk. Proto se také nadměrná produkce ROS molekul nejčastěji studuje ve spojení s řadou zhoubných procesů, jako jsou například stárnutí, neurodegenerativní nemoci nebo rakovina. Málo je však probádaná životně důležitá role kyslíkových radikálů v buněčné komunikaci. Navíc molekulární procesy, které ji doprovázejí, jsou dosud neznámé, ač se jedná o jeden z nejzákladnějších buněčných dějů.

Alena Zíková se ke studiu kyslíkových radikálů dostala náhodou při výzkumu jednobuněčného parazita Trypanosoma brucei, který způsobuje spavou nemoc. „Studovali jsme, jak se parazit mění z jednoho vývojového stádia do dalšího v mouše Tse-Tse. Protože se zaměřujeme na mitochondrii, všimli jsme si, že tato změna je spojená s vyšší produkcí radikálů kyslíku. To pro nás bylo velice zajímavé zjištění. Obvykle totiž tyto molekuly buňce škodí, ale v tomto případě jí pomáhaly, aby se z ní stal nový typ buňky,“ řekla bioložka s tím, že bude řešit, jak radikály kyslíku tuto přirozenou buněčnou změnu provádějí.

Použít k výzkumu vnitrobuněčné komunikace trypanozomu se ukazuje jako unikátní a elegantní řešení, které nabízí oproti klasickým modelovým organismům zřejmé výhody. Jednak je parazit tvořen jedinou buňkou, která se při vývoji přirozeně přeměňuje do různých buněčných typů, jednak má pouze jednu velkou mitochondrii, oproti například buňkám savců, které jich obsahují desítky, a tato organela se během vývojových fází výrazně mění.

Tým Aleny Zíkové využije při výzkumu nejmodernější biologické metody a nástroje, k nimž patří hmotnostní spektrometrie nebo metodologie genetických nůžek. Geneticky modifikovaní paraziti ve spojení s různými látkami umožní cíleně měnit množství kyslíkových radikálů v mitochondrii i v cytoplasmě tak, aby vědci mohli sledovat, jaké změny to u parazita způsobí. Díky ERC grantu mají českobudějovičtí vědci jedinečnou příležitost využít svých bohatých zkušeností s modelovým organismem Trypanosoma brucei a přispět k objasnění základních molekulárních mechanismů buňky.

„Tím, že jde o natolik základní a evolučně starý proces, bude stejný pro ostatní organismy včetně člověka. Jsme přesvědčeni, že naše poznatky budou mít velký přesah a umožní objasnit hranici mezi tím, kdy jsou kyslíkové radikály životně důležité pro správnou funkci buňky a už naopak škodí,“ vysvětluje kdy Zíková. Tyto informace v budoucnu mohou rozkrýt hlavní části nemocí, které přispívají ke stresu a účinnému působení reaktivních molekul kyslíku, a budou velmi důležité při studiu účinků různých antioxidantů a jejich využití v léčbě řady lidských lidí.

(hyš-dp)
redakce@prirodatv.cz
Foto: Biologické centrum AV ČR