O.S.E.L. - Kalcineurin - klíč k životu
 Kalcineurin - klíč k životu
Vědci objevili bílkovinu, která spouští vývoj embrya po oplození vajíčka spermií.


 

 

Zvětšit obrázek
William Harvey (1578 – 1657), anglický lékař, autor myšlenky “Vše živé pochází z vejce” (Kredit: Knihovna kongresu, USA)

Na počátku existence prakticky každého z pozemských tvorů je vajíčka oplozené spermií. Netečné vajíčko se po průniku spermie probudí k horečné činnosti.  Začne se dělit a o překot  vytvářet nové buňky. Zásadu, že vše živé pochází z vajíčka, vyslovil britský učenec William Harvey už v 17. století. Přesto obestírá oplození a počátky embryonálního vývoje celá řada záhad a proměna vajíčka v embryo představuje jeden z nejúžasnějších jevů, jaké lze v přírodě pozorovat.

 

Zvětšit obrázek
Tim Hunt, nositel Nobelovy ceny za biochemii


Tým japonských vědců vedený Keitou Onoshim z tokijské techniky popsal na stránkách prestižního vědeckého týdeníku bílkovinu, která odemyká vajíčku cestu k proměně v embryo. Nezávisle na nich dospěl ke stejnému výsledku i laureát Nobelovy ceny za fyziologii a medicínu z roku 2001 Tim Hunt z britského Cancer Research spolu s japonským kolegou Satoru Mochidou. 


Startovní výstřel, kterým je zahájen vývoj embrya, vnáší do vajíčka spermie. Průnik spermie rozkolísá uvnitř vajíčka hladiny vápníku. Bouřlivé změny v koncentraci vápníkových iontů připomínají vlnobití a mobilizují řadu enzymů. Jejich účinkem se pak vajíčko promění v embryo a donutí jej k překotnému dělení buněk. Více než deset let se zdálo, že signál v podobě  vápníkového vlnobití  zprostředkovává početné smečce enzymů jediná bílkovina  označovaná zkráceně jako CaMKII.


 

Rozkolísání hladiny vápníkových iontů spouští u drápatky dělení buněk a z vajíčka vzniká embryo.


Hunt s Mochidou a Onoshiho tým objevili druhou bílkovinnou molekulu, která ve vajíčku „překládá“  povely vápníkového vlnobití do řeči, na kterou slyší další enzymy. Bílkovinným klíčem odemykajícím vajíčku cestu k vývoji v embryo je  enzym kalcineurin. Podobně jako CaMKII je i on povoláván do služby rozkolísanými hladinami vápníkových iontů. Jeho úlohy jsou ale opačné. Oba enzymy  se vzájemně doplňují. Cestu od vajíčka k embryu nehlídá jen zámek, který se otevírá klíčem bílkoviny CaMKII. Neméně důležitý je i druhý zámek odemykaný kalcineurinem.

 

Zvětšit obrázek
Klíč probouzející život - kalcineurin. Červeně je vyznačena podjednotka s katalytickou aktivitou. Regulační oblast vázající vápník je zelená.

Jak japonský tak i britský tým pracoval s vajíčky africké žáby drápatky. Nešlo o náhodnou volbu. Žabí vajíčka měří v průměru několik milimetrů a skýtají mnohem více materiálu na biochemické analýzy než podstatně menší vajíčka savců. Sehrává kalcineurin stejně důležitou roli i u dalších obratlovců včetně člověka? Zřejmě ano. Procesy rozhodující o oplození a vývoji embrya jsou u všech obratlovců  velice podobné. Proto považují oborníci objev role kalcineurinu při oplození žabích vajíček za převratný.


Důležitost procesů spojených s oplozením si často uvědomujeme až ve chvíli, kdy je jejich jemné předivo narušeno a spermie vajíčko neoplodní  nebo se embryo správně nevyvíjí. Různé formy neplodnost trápí v ekonomicky rozvinutých zemích každý pátý pár. Jejich příčiny bývají velmi různorodé. Nelze vyloučit, že k nim patří i špatná funkce kalcineurinového „klíče“. Objev druhého enzymatického „startéru“ embryonálního vývoje pomůže i odborníkům v oboru biotechnologií, např. při klonování zvířat, jehož účinnost zůstává zoufale nízká a narozené klony trpí řadou neduhů.


 


Autor: Jaroslav Petr
Datum:05.10.2007 12:01