1. W Instytucie Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego w Warszawie trwają badania nad rzęskami, słabo poznanymi organellami, które występują w niemal każdej komórce człowieka. Na zdjęciu dr Dorota Włoga z Pracowni Fizjologii Ruchów Komórkowych, zdobywczyni prestiżowego grantu EMBO Installation Grant. (Źródło: Instytut Nenckiego, Grzegorz Krzyżewski)

Zaburzenia pracy rzęsek, niepozornych organelli obecnych na powierzchni komórek niemal wszystkich organizmów, są źródłem wielu chorób człowieka. W Instytucie Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego w Warszawie rozpoczęto realizację grantu, który pozwoli naukowcom lepiej zrozumieć zasady budowy i funkcjonowania rzęsek zarówno u pierwotniaków, jak i w komórkach ssaków.

Z wyjątkiem grzybów i roślin wyższych, niemal wszystkie komórki, od pierwotniaków po komórki ludzkiego ciała, są wyposażone w krótkie wypustki - rzęski. Rzęski służą do odbierania bodźców z otoczenia, a także do poruszania się całych komórek lub przemieszczania płynów i drobin w ich bezpośrednim sąsiedztwie. Choć organelle te występują powszechnie, o budowie i funkcjonowaniu rzęsek nadal wiemy zaskakująco mało. Tymczasem zaburzenie pracy tych organelli u ludzi leży u podłoża wielu chorób, tzw. ciliopatii. Naukowcy z Instytutu Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego w Warszawie mają nadzieję, że prace prowadzone dzięki prestiżowemu grantowi EMBO Installation Grant przyczynią się do odkrycia niektórych tajemnic rzęsek.

"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.

W zależności od pewnych różnic w budowie ultrastrukturalnej, 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.

2. Badania pierwotniaka Tetrahymena thermophila ułatwią walkę z chorobami człowieka powstającymi wskutek zaburzeń pracy rzęsek. Zdjęcie wykonane za pomocą mikroskopu konfokalnego w Instytucie Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego w Warszawie. (Źródło: Instytut Nenckiego)

O istnieniu rzęsek wiemy od dawna. Gdy jednak zaczynamy pytać o szczegóły ich budowy i działania, okazuje się, że nadal rozumiemy bardzo niewiele. "Wedle obecnych szacunków, za powstanie i funkcjonowanie pojedynczej rzęski może odpowiadać nawet 500-600 białek", podkreśla dr Włoga. Celem prac naukowców z Instytutu Nenckiego jest wyszukanie nowych, potencjalnie rzęskowych białek i zbadanie, czy lokalizują 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 z Instytutu Nenckiego 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", mówi 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.