Molekuła Miesiąca

Dział "Molekuła Miesiąca" w serwisie BioTechnolog.pl przedstawia krótkie relacje na temat wybranych molekuł z bazy Protein Data Bank.
Jest tłumaczeniem orginalnej strony "Molecule of the Month" tworzonej przez David'a S. Goodsell'a na stronie Protein Data Bank.

Dział "Molekuła Miesiąca" przedstawia krótkie relacje na temat wybranych molekuł z bazy Protein Data Bank. Jest to baza danych zawierająca poznane struktury makromolekuł - głównie białek. Każdy odcinek zawiera wprowadzenie do struktury i funkcji danej molekuły, dyskusję na temat jej znaczenia dla ludzkiego życia i zdrowia oraz sugestie o tym jak można samemu oglądnąć przedstawione struktury i uzystać dodatkowe informacje. Wśród innych instytucji, które przedstawiają miesięczne opowieści o biomolekułach należą European Bioinformatics Institute, Swiss Institute of Bioinformatics, oraz inne.

Proszę zwróć uwagę, że strona PDB "Molecule of the Month", której tlumaczeniem jest strona "Molekuła miesiąca" w BioTechnolog.pl, nie ma z zamierzenia być całkowitym spisem wszystkich struktur bazy PDB. Struktury wykorzytsane do ilustracji każdego odcinka zostały wybrane według uznania autora "Molecule of the Month".

Autorem rysunków jest David S. Goodsell, do którego należą wszelkie prawa. Dział "Molekuła Miesiąca" w BioTechnolog.pl jest tworzony za zgodą autora.

Oksygenaza karotenoidów

Carotenoid Oxygenase

Zjedz swoją marchewkę bo oślepniesz! Biochemicznym uzasadnieniem tego napomnienia z dzieciństwa, jest nasza potrzeba retinalu, witaminy A, który tworzy w naszych oczach barwnik absorbujący światło. Niestety komórki nie potrafią same go wytworzyć, więc musimy go im dać w posiłku. Na dwa sposoby zazwyczaj dostarczamy nam samym dzienną porcję witaminy A. Retinal, lub podobne do niego cząsteczki przyjmujemy podczas jedzenia mięsa. Możemy też jeść takie cząsteczki, które są łatwo przekształcane w retinal. W tym właśnie miejscu opowieści pojawiają się marchewki! Są one pełne beta-karotenu, który nasze komórki rozkładają tworząc dwie cząsteczki retinalu.

Lucyferaza

Luciferase

Pamietasz kiedy po raz pierwszy widziałeś robaczka swiętojańskiego?Jeśli mieszkasz gdzieś pomiędzy Rocky Mountains a wschodnim wybrzeżem USA, prawdopodobnie goniłeś za świetlikami, gdy byłeś dzieckiem. Jeśli mieszkasz w innej cześci świata, jak ja, pewnie miałeś przyjemność odkryć świetliki podczas letnich wakacji. Są one jednym z najpiękniejszych cudów ciepłych letnich wieczorów.

Katalaza

Catalase

Tlenowe życie jest niebezpieczne. Potrzebujemy tlenu by zasilał nasze komórki, jednak jest to reaktywna cząsteczka, która może być powodem poważnych problemów jeśli nie jest dokładnie kontrolowana. Jednym z niebezpieczeństw jest to, iż tlen może być łatwo przekształcony w inne reaktywne związki. Elektrony wewnątrz naszych komórek są stale przenoszone z miejsca na miejsce przez związki przenoszące elektrony, jednymi z nich są ryboflawina i niacyna. Jeśli tlen wpadnie na jedną z cząsteczek transportujących, może dojść do przeniesienia elektronu na nią. To zmienia cząsteczki tlenu w niebezpieczne molekuły takie jak rodniki ponadtlenkowe czy nadtlenek wodoru, które potrafią zaatakować delikatne atomy siarki i jony metali w białkach. Co gorsza, wolne jony żelaza w komórce od czasu do czasu przekształcają nadtlenek wodoru w rodniki hydroksylowe. Te śmiercionośne cząsteczki atakują i mutują DNA. Jedna z teorii, choć ciągle kontrowersyjna, mówi że tego typu tlenowe uszkodzenia akumulują się z upływem lat, powodując starzenie.

Kinezyna

Kinesin

Ponieważ komórki są tak małe, wiele ich wewnętrznych procesów wykorzystuje dyfuzję by przetransportować elementy z jednego miejsca w drugie. Na przykład, kiedy cząsteczka glukozy jest rozkładana podczas glikolizy, dziesięć enzymów i wszystkie związki pośrednie są razem rozrzucone w cytoplaźmie, zaś poprzez losowe zderzanie się ze sobą, każdy element odnajduje własne miejsce. Dla małych cząsteczek i białek, ruch dyfuzyjny jest wystarczająco szybki do wykonania zadania, lecz podczas niektórych większych spraw, komórki muszą zdobyć się na nieco aktywniejsze działania. W takim przypadku przydają się molekularne motory. Komórki tworzą wiele różnych mechanizmów, które przenoszą duże, wewnątrzkomórkowe obiekty do ich miejsca przeznaczenia.

Dehydrogenaza alkoholowa

Alcohol Dehydrogenase

Wypijmy toast za dehydrogenazę alkoholową. W trakcie dochodzenia do siebie po nadmiernym spożyciu podczas nocy sylwestrowej możemy sobie wyobrazić jak ten enzym nieustannie walczy z szampanem, który wypiliśmy. Dehydrogenaza alkoholowa stanowi naszą pierwszą linię obrony przeciw alkoholowi, toksycznej molekule, która zakłóca funkcjonowanie naszego układu nerwowego. Duże ilości dehydrogenazy alkoholowej, zlokalizowane w naszej wątrobie i żołądku, odtruwa około jednego mocnego drinka na godzinę. Alkohol jest przekształcany do aldehydu octowego, jeszcze bardziej toksycznego związku, który jest szybko zmieniany w octan lub inne związki, które mogą być łatwo i szybko utylizowane przez komórkę. W ten sposób potencjalnie niebezpieczna molekuła jest przekształcana przez dehydrogenazę alkoholową w zwykły produkt spożywczy.

Topoizomerazy

Topoisomerases

Każda z Twoich komórek zawiera około dwa metry łańcucha DNA upakowanego w malutkiej przestrzeni wewnątrz milion razy mniejszego jądra. Jak sobie możesz wyobrazić, te długie, cienkie łańcuchy łatwo mogą ulec zaplątaniu w aktywnym wnętrzu jądra. Dodatkowo sytuację komplikuje fakt, że łańcuch DNA to podwójna helisa, która musi być rozpleciona w celu odczytania informacji genetycznej. Jeśli próbowałeś kiedykolwiek rozplątać pojedyncze włókna kawałka sznura, zrozumiesz jakie zawiłe problemy może to stwarzać. Aby sobie to ułatwić, Twoje komórki stworzyły kilka różnych topoizomeraz - enzymów, które rozplatają i rozluźniają łańcuchy DNA.

p53 Supresor guzów

p53 Tumor Suppressor

Komórki naszego ciała muszą stawiać czoła wielu zagrożeniom takim jak chemikalia, wirusy i promieniowanie jonizujące. Jeżeli wrażliwe miejsca komórki ulegną uszkodzeniu przez te czynniki, efekty mogą być groźne. Na przykład: jeśli kluczowe elementy regulatorowe ulegną zniszczeniu, kontrola wzrostu komórki może być zablokowana, a komórki będą gwałtownie się mnożyć i rozrastać tworząc guz. p53 supresor guzów jest jednym z czynników obronnych przeciwko takim uszkodzeniom. p53 supresor guzów w normalnych warunkach jest na niskim poziomie, ale kiedy zostaje wykryte uszkodzenie w DNA, poziom p53 wzrasta co aktywuje systemy ochronne. p53 wiąże się do wielu miejsc regulatorowych w genomie i inicjuje produkcję białek, które zatrzymują podziały komórki dopóki uszkodzenie nie zostanie naprawione. Jeśli uszkodzenie jest poważne, p53 inicjuje proces zaprogramowanej śmierci komórki, apoptozę, która prowadzi do śmierci samobójczej komórki, usuwając uszkodzenie.

Syntaza ATP

ATP Synthase

Syntaza ATP jest jednym z cudów molekularnego świata. Syntaza ATP to enzym, molekularny silnik, pompa jonowa i jeszcze jeden molekularny silnik, wszystko złączone razem w jedną zadziwiającą maszynę. Odgrywa niezastąpioną rolę w naszych komórkach, tworząc większość z ATP używanego do zasilania procesów komórkowych. Mechanizm w jaki wykonuje te zadania jest prawdziwą niespodzianką.

Receptor acetylocholiny

Acetylcholine Receptor

Komórki nerwowe muszą być zdolne do przesyłania sobie nawzajem wiadomości szybko i prosto. Jedna droga, którą komórki nerwowe porozumiewają się ze swoimi sąsiadami, polega na wysyłaniu fal małych cząsteczek, neurotransmiterów. Te molekuły dyfundują do sąsiedniej komórki i wiążą się do odpowiednich białek receptorowych na jej powierzchni. Następnie receptory otwierają się, pozwalając jonom wpływać do środka. Ten proces jest szybki, ponieważ małe neurotransmitery, jak acetylocholina czy serotonina, dyfundują szybko poprzez wąską synapsę pomiędzy komórkami. W ciągu milisekund kanały otwierają się, pozwalając jonom wlać się do komórki. Potem, równie szybko się zamykają, kiedy neurotransmitery odłączają się i są usuwane z synapsy, kończąc przekaz.

Białka projektowane

Designer Proteins

W miarę jak uczymy się coraz więcej na temat białek i tego jak działają, naturalnie odczuwamy potrzebę, by wykorzystać tą wiedzę i samemu pomajsterkować. Od wczesnych lat osiemdziesiątych naukowcy korzystali z ciągle powiększającego się zrozumienia struktury i funkcji białek do przebudowywania istniejących białek a od niedawna też do projektowania całkowicie nowych białek.

Toksyna cholery

Cholera Toxin

Bakterie nie powstrzymują pięści, kiedy walczą we własnej obronie. Niektóre z nich tworzą toksyny tak silne, że pojedyncza cząsteczka jest w stanie zabić całą komórkę. Jest to o wiele bardziej efektywne niż chemiczne trucizny, takie jak cyjanek czy arszenik. Chemiczne trucizny atakują ważne dla komórki cząsteczki, jedna po drugiej, tak że wiele, wiele cząsteczek cyjanku jest potrzebnych by uśmiercić komórkę. Bakteryjne toksyny wykorzystują dwie strategie, aby stać się o wiele bardziej zabójczymi.

Neurotrofiny

Neurotrophins

Twój mózg składa się z 85 miliardów połączonych neuronów. Każdy neuron, osobno, otrzymuje sygnały od wielu sąsiadów i na ich podstawie, decyduje o wysłaniu własnego komunikatu do innych komórek nerwowych. Złączone działanie wszystkich neuronów pozwala nam odczuwać otaczający świat, myśleć o tym co widzimy i podejmować właściwe działania.

Białko wiążące element TATA

TATA-Binding Protein - TBP

Polimeraza RNA wykonuje delikatne zadanie rozdzielenia dwóch nici DNA i przepisania informacji genetycznej na nić RNA. Lecz skąd wie gdzie ma zacząć? Nasze komórki zawierają 30 000 genów kodowanych przez miliony nukleotydów. W przypadku każdego genu, komórka musi być zdolna do rozpoczęcia transkrypcji we właściwym miejscu i o właściwym czasie.

Strona "Molekuła Miesiąca" w serwisie BioTechnolog.pl jest tłumaczeniem orginalnej strony "Molecule of the Month" tworzonej przez David'a S. Goodsell'a na stronie Protein Data Bank.

"Molekuła Miesiąca" web page at BioTechnolog.pl is a translation of the original site "Molecule of the Month" by David S. Goodsell at Protein Data Bank.