Co nového v autofágii

Aby buňky přežily, musí se zbavit poškozených, zestárlých nebo nebezpečných složek. V tomto pochodu, zvaném autofágie, se účastní řada dynamických membránových reakcí, umožňovaných proteiny Atg. Po dosavadní analýze určitých makromolekulárních komplexů přichází nyní skupina amerických vědců s proteomovou analýzou lidských buněk v podmínkách „normální“ autofágie, při níž se ukazuje 751 interakcí mezi 409 proteiny. Mnoho z těchto interakcí hraje úlohu v posunu membránových váčků, ve fosforylaci proteinů a lipidů i ubikvitinaci proteinů určených k destrukci. Šest lidských ortologů ATG8 interaguje s 67 proteiny, kdy hraje úlohu i povrch těchto ortologů s interagujícími oblastmi LC3 na partnerských proteinech.

Složité sloučeniny ve vesmíru

Pomocí spektrálních metod se v kosmickém prostoru daří detekovat stále složitější a složitější molekuly. K posledním úspěchům patří nalezení anthracenu (tři lineárně kondenzovaně vázaná benzenová jádra) astronomy z Instituto Astrofísica de Canarias a University of Texas v souhvězdí Persea. Kanadsko-americko-francouzská čtveřice astronomů identifikovala fullereny C₆₀ a C₇₀ v 6.500 světelných let vzdálené mladé planetární mlhovině Tc 1 v souhvězdí Oltář na jižní obloze.

Organismy s koordinovaným růstem v kyslíkatém prostředí před 2,1 miliardami let

Až dosud se předpokládalo, žs morfologická a taxonomická diversifikace makroorganismů proběhla na začátku mezoproterozoika před 1,6 miliardami let. Pracovníci šesti evropských univerzit nyní popsali nález struktur z černých břidlic v Gabonu, starých 2,1 miliard let. Útvary měří až 12 cm a mají charakter ohebných vrstev. Geochemická analýza naznačuje, že sedimenty byly uloženy pod vodním sloupcem, kdy šlo zřejmě o biogenní objekty, v nichž docházelo k mezibuněčné signalizaci, jak ji známe u mnohobuněčných organismů. Fosílie z Gabonu pocházejí z období po vzrůstu koncentrace kyslíku (před 2,45–2,32 miliardami let) a posléze vedly ke vzniku mnohobuněčného života o 1,5 miliard let později.

Obaly z hub

Dva studenti Rensselaer Polytechnic Institute, Gavin McIntyre a Eben Bayer, vyvinuli novou metodu výroby obalů, která může nahradit tradiční plastové pěny, jako např. pěnový polystyren. Nechávají je do požadovaného tvaru vyrůst z podhoubí. Hustě narostlé mycelium pak dezinfikují směsí rostlinných olejů, což přijde levněji, než tradiční horká pára. Po patentování celého postupu již založili společnost Ecovative Design, která jejich vynález produkuje pod jménem Mycobond^TM. Jejich konečným cílem je zhotovit soupravu, která by každému zájemci umožnila vypěstovat si samostatně obal požadovaného tvaru a velikosti.

Jak fungují stop-kodóny na ribosomech bakterií

Při ukončení proteosyntézy se bakteriální uvolňovací faktory RF1 a RF2 vážou na ribosom specifickým rozpoznáním stop-kodónu na mRNA, čímž se spustí hydrolýza vazby nascentního polypeptidu na tRNA, a tím se uvolní nově syntetizovaný protein. Uvolňovací faktory jsou vysoce specifické na uracil v první poloze stop-kodónu a rozeznávají puriny v druhé a třetí poloze, přičemž RF1 čte UAA a UAG, a RF2 čte UAA a UGA. Švédští pracovníci nyní popsali molekulární dynamiku volné energie na různých sourodých i nesouurodých terminálních komplexech. Ukazuje se, že celkový mechanismus čtení zahrnuje dosud neznámé interakce a rozpoznávací mechanismy tripletového kodónu pro tryptofan.

Rentgenová krystalizace

Tým Samuel I. Stuppa z Northwestern University v Chicagu studoval krystalizaci bílkovin na makromolekule složené z šesti molekul alaninu a tří molekul glutamové kyseliny, které byly navázány na šestnácti uhlíkový řetězec. Přesáhne-li koncentrace této látky 2%, její makromolekuly začnou samovolně vytvářet uspořádanou struktury, přičemž mezi nimi zůstanou neobvykle velké vzdálenosti – 32 nm. Tento proces je rovněž možné nastartovat rentgenovým zářením již při jednoprocentní koncentraci.

Pomalý vývoj proteinů

Proteiny se vyvíjejí velmi pomalu, protože téměř všechny substituce aminokyselin v molekule jsou škodlivé. Dva ruští biochemici v Barceloně nyní zkoumali meze divergence od pravěkých po současné proteiny a zjistili, že k divergenci stále dochází, i když nesmírně pomalu, protože 98 % míst v proteinu nemůže být nahrazeno bez škodlivých účinků. K náhradě může dojít, jestliže na jiném místě peptidového řetězce se vhodně nahradí jiná aminokyselina.

Kolik máme kosatek?

Podle nedávné genetické studie mitochondriálního genomu 139 velryb ze severní i jižní polokoule se ekotypy kosatky Orcinus orca liší v mnoha ohledech, takže se navrhuje zavést tři druhová jména pro odlišné jejich ekotypy.

Piezoelektrické tkaniny

Doc.Yoel Fink se svými kolegy z MIT připravil piezoelektrická vlákna tak jemná, že z nich lze utkat textilie. Zhotovili je kombinací piezoelektrického polymeru s obsahem fluoru s vodivým plastem. Vodivosti dosáhl přídavkem grafitu a nikoliv pomocí moderních vodivých polymerů. Nové textilie budou moci přijímat i vysílat zvukové vlnění. Naše šaty řízené procesorem si tak budou nejenom moci pobrukovat naši (svou) oblíbenou melodii, ale spíše sledovat srdeční tep.

Samostatné mobily

Dr.Paul Gardner-Stephen se svým týmem z Flinders University v Adelaide v Jižní Australii úspěšně završil projekt Serval. Podařilo se jim vytvořit software pro mobilní telefony, který jim umožňuje komunikovat i v oblastech přírodních katastrof, kde je nezbytná infrastruktura zničena. Ve skutečnosti jde o systémy dva. Jeden využívá náhradních malých vysílačů, které se budou v rámci záchranných prací shazovat do postižené oblasti na padácích z letadel. Druhý umožňuje telefon vybaveným wi-fi navazovat spojení přímo mezi sebou a vytvářet tak síť. Úspěšné testy již proběhly v odlehlé jihoaustralské oblasti Flinders Ranges. Pro pojmenování projektu bylo využito jméno servala, asi metrové africké kočkovité šelmy, známé svou schopností překonávat problémy.

Evoluce mnohobuněčných hnědých řas

Hnědé řasy (Phaeophyceae) jsou komplexní fotosyntetické organismy s evoluční historií velmi odlišnou od zelených rostlin. Jsou dominantními druhy ve skalnatých pobřežních systémech a obsahují řadu zajímavých adaptací k tomuto často nehostinnému prostředí. Patří také mezi několik eukaryontních linií, v nichž se vytvořila komplexní multicelularita. Nyní byl zmapován genom řasy Ectocarpus siliculosus, blízké příbuzné chaluh. Genom obsahuje celou sbírku světlosběrných a pigmentových genů, jakož i geny hrající úlohu v metabolismu halogenidů. Je tu celá řada genů pro transdukci signálů, zvláště pak pro receptorové kinázy, tak jak tomu je v případě vývoje multicelularity u živočichů i rostlin. Hnědé řasy se tak zařadily mezi skupiny s komplexní mnohobuněčností, jako jsou ruduchy, zelené řasy a rostliny, houby a vícebuněční živočichové.

Speciální enzym obsahující nikl pro anaerobní oxidaci methanu

Obrovské množství (70–300 milionů tun ročně) mocného skleníkového plynu methanu se oxiduje v mořských sedimentech skupinami methanotrofních archebakterií a sulfát redukujících bakterií, čímž se zamezí jeho průniku do atmosféry. Nejnovější výzkumy potvrzují, že jde o reverzní archeální methanogenezi z oxidu uhličitého s využitím methylkoenzymu M-reduktázy obsahující nikl. Přečištěná methylkoenzymreduktáza z druhu Methanothermobacter marburgensis přeměňuje methan podle rovnice CH₄ + SO₄^2– = HCO₃^– + HS^– + H₂O

Kamna a životní prostředí

V rozsáhlých oblastech subsaharské Afriky doposud připravují obyvatelé potravu na otevřených ohništích, která jsou velmi neefektivní. Např. v Etiopii tak činí 80% obyvatel a běžná domácnost ročně spotřebuje 4 tuny dřeva. Nezisková organizace World Vision přesvědčila Ashoka Gadgila z Lawrence Berkeley National Laboratory, aby upravil svůj sporák původně vyvinutý pro Darfur. Jeho změny jsou nezbytné, aby bylo možné dosáhnout co největší účinnosti. V Etiopii se hojně praží a vaří káva a jako palivo se užívá i suchý trus dobytka. Jeho výrobu a distribuci chce financovat nikoliv prostřednictvím charity, nýbrž z obchodu s emisemi oxidu uhličitého. Na přípravu pokrmů spotřebuje pouhou třetinu dřeva oproti běžnému ohništi.

Energie v XeF₂

Choong-Shik Yoo z Washington State University zjistili, že fluorid xenonatý XeF₂ při tlaku 70 GPa mění svou strukturu z hexagonální vrstevnaté (obdobné grafitu) na prostorově propojenou. Přitom se změní i jeho barva z červenavé na černou. Za normálního tlaku přechází téměř explozivně zpět na původní modifikaci, přičemž se uvolní 1 kJ na gram, což je srovnatelné s energií, která se uvolní hořením raketových paliv nebo trhavin. K možnému využití pro skladování energie však vede ještě dlouhá cesta. Energie se uvolňuje ve formě tepla, což je nejhůře využitelná forma. A k dosažení potřebných tlaků je třeba speciálních nákladných zařízení s diamantovou komůrkou, takže hrátky s XeF₂ umíme provádět jen ve velmi malém rozsahu. Jde však bezesporu o zajímavý experiment, který ukazuje, že i o tak rozšířené chemikálii, kterou fluorid xenonatý je, lze zjistit zajímavé věci. Běžně se využívá k fluorování organických látek a leptání křemíku.

Struktura dýchacího komplexu I

Komplex I je prvním enzymem respiračního řetězce a hraje zásadní úlohu v produkci buněčné energie tím, že spřahuje přenos elektronů mezi NADH a chinonem s translokací protonů přes membránu. Hydrofilní doména daného komplexu byla popsána v roce 2006 a nyní byla publikována struktura membránové (hydrofobní) domény komplexu z Escherichia coli při rozlišení 0,39 nm. Antiporterové podjednotky obsahují každá 14 transmembránových šroubovic. Překvapivě podjednotka NuoL obsahuje též 11 nm dlouhou amfipatickou šroubovici, která sahá přes většinu délky domény. Byla též určena struktura komplexu I z bakterie Thermus thermophilus v rozlišení 0,45 nm. Architektura celého komplexu naznačuje, že konformační změny na hranici obou domén mohou vést k pístovému pohybu dlouhé amfipatické ?-šroubovice podjednotky NuoL, čímž dojde k náklonu jednotlivých transmembránových šroubovic a tím k přesunu protonů přes membránu.

Proton se zmenšil

Tým Randolfa Pohla z Max-Planck-Institut für Quantenoptik v Německém Garchingu studoval rozptyl rentgenových paprsků na jádrech mionia. Při ostřelování atomů vodíku miony vzniká nová elektroneutrální částice tvořená nikoliv elektronem a protonem jako vodík, nýbrž těžším mionem a protonem. Ukázalo se, že průměr protonu činí 0,8418 fm a nikoliv 0,877 fm, jak se jaderní fyzikové doposud domnívali. Chyba nových měření je 0,0007 fm, což je desetkrát méně než u předchozích měření. Jejich výsledky potvrdila i měření Lambova posunu, který způsobují interakce mezi elektronem (mionem) a kvarky, jež tvoří proton.

Nové možnosti léčby kokainistů

Studie o vzniku kokainové závislosti u laboratorních krys, kterou provedl Doc.Paul J. Kenny se svými kolegy ze Scripps Research Institute, ukázala, že jeden typ mikroRNA, konkrétně mikroRNA-212, zabraňuje vzniku závislosti na tuto drogu. Otevírají se tím jednak nové možnosti léčby drogových závislostí, jednak i další možnosti zneužití. Při vhodné aplikaci by si kokainisté mohli vesele užívat, aniž by je ohrožovala závislost a abstinenční příznaky. Cena mikroRNA-212 na černém trhu by mohla dosáhnout závratné výše. Je sice pravda, že aplikace mikroRNA nebude snadná, protože jde obecně o molekuly, které hrají velkou roli při regulačních pochodech v našem organismu. Jaké, možná velmi nežádoucí účinky, by mohla mít nevhodná aplikace, není zatím jasné. Uvážíme-li, co všechno si narkomané jsou ochotni narvat do těla, nepochybně by je takové pochybnosti nezastavili.

Genová manipulace pomocí fosforečnanu vápenatého

Nejdůležitějším krokem při genových manipulacích je, jak vpravit nový gen do buněčného jádra. Používá se k tomu několik různých způsobů . Nekrytou molekulu DNA můžeme dostat do nitra modifikované buňky bez jakékoli ochrany otvorem v membráně. Využívají se i oslabené virové částice nebo drobné měchýřky z lipidů. Chenguang Zhou se svými kolegy z Ohio State University vyvinul novou metodu, která může být až desetkrát účinnější než dosavadní postupy. Molekula DNA do buňky vnikne připojená na nanočástici fosforečnanu vápenatého pod ochranným lipidovým obalem. Uvnitř buňky se oboje rozpustí a umožní nové DNA zabudovat se do genomu původní buňky.

28.7.2010: Jiným způsobem postupuje prof. Mark Prausnitz z Georgia Institute of Technology se svými kolegy. Povrch buňky pokryjí nanočásticemi uhlíku, které spálí silným laserovým pulsem. Protože mají černou barvu, jejich absorbance je mnohem vyšší než u okolních biologických struktur. Ohřejí se výrazně více než jejich okolí a doslova propálí nepatrný otvor do biologické membrány.

Protilátky z plastů

Protilátky z polymeru připravil Kenneth Shea a Yu Hosino se svými kolegy z University of Californina v Irvine, Stanford University a Šizuocké univerzity polymerací za přítomností toxinu melittinu plastové nanočástice, které se chovají jako protilátky vůči tomuto bílkovinnému včelímu toxinu. Jejich velikost odpovídá rozměrům bílkovinných protilátek, které se běžně vyskytují v organismech. Pečlivým výběrem funkčních skupin monomeru se snažili napodobit interakce, ke kterým dochází mezi melittinem a jeho protilátkou. Přítomnost toxinu v polymerační směsi přispěli ke vhodnému uspořádání molekul monomeru. Molekula Melisinu se jakoby obtiskla do vznikající plastové nanočástice. Netřeba podotýkat, že nový způsob přípravy protilátek je univerzálně použitelný.

Kolik známe členovců

Je dávno známo, že členovci představují nejbohatší skupinu živočišných druhů na Zemi. Australští pracovníci provedli nyní odhad celkového počtu tropických druhů pomocí dvou nových metod a dospěli k zvávěru, že jich je 3,7 milionů respktive 2,5 milionů. Ukazuje se, že i po 250 letech taxonomie bylo popsáno sotva 30 % druhů členovců na světě.

Milan 8.7.2010: Šlo by prosím nějak blíže specifikovat to slovní spojení "pomocí dvou nových metod"? Děkuji.

Prof. Dr. Arnošt Kotyk 10.7.2010: Problém je trochu složitější, než se zdá. Byly představeny dva modely pro nejistotu parametrů nahrazením bodových odhadů distribucí pravděpodobnosti zahrnující dosti složité matematické operace. Podrobně to vyšlo v článku Quantifying uncertainty in Estimation of tropical arhropod species richness v časopise The American Naturalist, vol. 176, č. 1 z července 2010. Ale pokud byste se o to podrobně zajímal, jedním ze spoluautorů článku je Vojtěch Novotný z Jihočeské univerzity.

Nová zbraň z arzenálu virů

Prof.Joan Steitz se svým týmem z Yale University zjistil, že virus Herpesvirus saimiri, který napadá opice a může způsobit vznik rakoviny, využívá molekul mikro RNA své hostitelské buňky. Stimuluje jejich syntézu a tím způsobem ovlivňuje hostitelskou buňku.

Rýžová malta

Zhang Bingjian a Yang Fuwei z Zhejiang University v Hangzhou spolu s dalšími čínskými kolegy odhalili, co propůjčovalo čínské maltě vyvinuté před 1.500 lety její pevnost a odolnost proti vlhkosti. Připravovala se smísení rýžové polévky a s vápnem. Její vlastnosti způsoboval polysacharid amylopektin, součást rýže ale i řady dalších plodin. Najdeme ho např. i v bramborovém škrobu. Nejrůznější organické materiály zejména rostlinného původu se v dřívějších dobách v Číně přidávaly do malty velmi často. V Evropě byly takové experimenty spíše ojedinělé. Připomeňme např. údajný přídavek vajíček do malty při stavbě Karlova mostu.

Soupeření bakteriálních rivalů

Bakterie Staphylococcus aureus se často nachází v nosní dutině zdravých jedinců. Komensální bakterie Staphylococcus epidermidis také kolonizuje nosní dutinu a nyní bylo prokázáno, že serinproteáza Esp, vylučovaná některými buňkami této bakterie, inhibuje tvorbu biofilmů S. aureus a snižuje tím osídlení nosu touto bakterií. Je tu naděje, že prevence i léčba infekce S. aureus i dalších infekcí způsobovaných řadou rezistentníchkmenů budou usnadněny tímto bakteriálním nepřátelstvím.