Výzkumníci z oddělení biotechnologie na Rutgers University objevili, že ricin extrahovaný ze semen skočce obecného (Ricinus communis) zabíjí buňky díky jeho schopnosti poškodit syntézu proteinů. Specifické procesy poškozující buňky jsou nyní novým objevem, díky kterému výzkumníci věří, že dokáží otravám „uštědřit rozhodující úder“.

Zvětšit obrázek

Dr. Nilgun Tumer: „Protože neexistuje žádná možnost specifické léčby při otravě ricinem, cítili jsme jako hlavní věc „zavrtat“ se hlouběji do mechanismů buněčné smrti vyvolané ricinem. Mechanismus, který jsme přitom objevili, poskytuje nové možnosti k vyvinutí případné léčebné látky.“

Ricin je obávanou látkou ze dvou důvodů – dá se poměrně snadno vyrobit ze zbytků po produkci ricinového oleje a doposud není znám účinný protijed. Je všeobecně jedovatý, působí při vdechnutí, pozření nebo vstříknutí injekcí. Symptomy se mohou projevit již během hodiny a patří k nim obtížné dýchání, nevolnost, zvracení a průjem. K úmrtí dochází během několika dnů v důsledku poklesu krevního tlaku, těžké dehydratace, selhání dýchacích orgánů a nakonec i selhání jater a ledvin. Ti, kteří mají to „štěstí“, že přežijí otravu ricinem, jsou postiženi dlouhodobým nebo i trvalým poškozením vnitřních orgánů.

Jak bylo napsáno v březnovém čísle Journal of Biochemical Chemistry, profesorka biologie rostlin a fytopatologie Nilgun Tumerová a její kolegové oznámili, že ricin na samém počátku „obelstí“ buňky, aby vypnuly přirozené obranné mechanismy, které likvidují cizorodé bílkoviny. Pokud se to ricinu nepodaří, měla by buňka být schopná spustit obrannou reakci ke zbavení se toxinu. Tento objev umožňuje vědcům prozkoumávat nové způsoby možného zneškodnění ricinu.
 

Tumerová objevila, že ricin inhibuje obranný buněčný mechanismus, známý jako „reakce na špatné prostorové uspořádání proteinu“ (UPR). Buňka potřebuje aby proteiny, které syntetizuje, měly své dlouhé molekulové řetězce poskládané do patřičného tvaru. Jejich terciální struktura (tvar, který zaujímají v prostoru) musí „sedět“. Zmíněný obranný mechanismus (UPR) je pojistkou, aby se v buňce nevyskytovaly zmetky. Protein, který se svine, nebo poskládá nesprávně, obranný mechanismus hned rozpozná a prostřednictvím endoplazmatického retikula (ER) jej zlikviduje. Je to velmi fikaný mechanismus. Protože   buňka nemusí kontrolovat celé dlouhé vlákno  - zda je v celé své délce věrnou kopií předlohy správně syntetizováno. Soustředí se jen na to, že i malý omyl v celém dlouhém řetězci má ve svém důsledku nějakou prostorovou odchylku.  

Jed ze skočce nás učí poznávat, jak fungují základní obranné mechanismy v buňce. Možná nás naučí i jak se máme chránit proti těžkým bakteriálním smrtelným infekcím.

Když toxický ricinový protein A vstoupí do buňky, zařadí jakousi „zpátečku“. Po svém dopravení do endoplazmatického retikula se totiž ze složeného tvaru rozvine. V tomto okamžiku by měl obranný mechanismus buňky iniciovat stressovou buněčnou reakci, která by tento rozvinutý (nesprávně poskládaný) protein rozložila a zničila. Tato první obranná linie buňky ale selže. Část zmíněné molekuly ricinu (část nazývaná A protein), signalizuje endoplazmatickému retikulu, aby svojí obrannou reakci (UPR) ukončilo. Buněčný mechanismus, který má chránit organismus jako celek, tak přestává pracovat.

Tumerová si ověřila, že to takto skutečně funguje. Pomohla jí k tomu mutovaná forma molekuly ricinového A proteinu. Tato pozměněná molekula proteinu postrádala právě onu signální část, která způsobovala vypnutí obranného mechanismu buňky. Když Tumerová vložila tento zparchantělý protein do buněk kvasinek, zjistila, že potřebná obranná stresová odpověď buňky se spustila, tak jak se správně spustit měla.

„Nejdříve jsme si mysleli, že by ricin mohl být využit jako spouštěč stressové reakce a chránit buňku před vypnutím tohoto obranného mechanismu, které dokáží zařídit některé typy rakoviny a cukrovky II. typu,“ říká Tumerová a dodává, „ale při experimentech s mutovanou formou ricinového proteinu A, byla stresová reakce buněk „zapínána a vypínána“ správně. Tím jsme objevili, že stresovou odezvu buňky skutečně tlumí neupravený ricinový protein A .“

Podle Tumerové se podobně jako ricin chovají také toxiny vylučované některými kmeny bakterie E. coli. Včetně těch, jež si občas vyberou svou daň v podobě hromadných, nezřídka smrtelných, otrav kontaminovanými potravinami.  Příkladem jsou například nedávné otravy způsobené špenátem, hlávkovým salátem a hamburgery z rychlého občerstvení. Také v těchto případech jedy vyřadily první obrannou linii v buňkách a zahubily celý organismus.  Tým Tumerové je na nejlepší cestě k nalezení účinného způsobu boje proti bakteriálním toxinům, na něž jsme zatím byli krátcí.

Zdroj: Rutgers University.