BIOCEV in Media: Pivní kvasinky a výzkum rakoviny (LN) ( 26.7.2012)

Kolonie pivních kvasinek jsou tvořeny dvěma typy buněk, které jsou nápadně odlišné svým vzhledem i způsobem využívání a zpracování živin. Vztahy mezi těmito dvěma typy kvasinkových buněk značně připomínají vztahy mezi normálními a rakovinnými buňkami v těle živočichů včetně člověka. Tento objev jako první na světě uskutečnil tým českých vědců z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze a Mikrobiologického ústavu AV ČR, pod vedením profesorky Zdeny Palkové.

Český objev je tímto významný jak pro poznání života mikroorganismů, tak pro studium rakoviny. Výsledky výzkumu zveřejnil v květnu 2012 prestižní odborný časopis Molecular Cell.

Pivní kvasinka (Saccharomyces cerevisiae), používaná například při výrobě piva nebo jako droždí při kynutí těsta, je jednobuněčný organismus. Za vhodných podmínek ovšem vytváří kolonie – několik milimetrů velké kruhovité útvary. Kolonie jsou složeny zmnoha buněk, které spolu komunikují a vzájemně se ovlivňují, podobně jako buňky mnohobuněčného organismu.

Biologové z Přírodovědecké fakulty UK a Mikrobiologického ústavu Akademie věd České republiky nyní zjistili, že zhruba po sedmi až deseti dnech růstu kvasinkové kolonie se její buňky začínají rozrůzňovat na dva typy, které vědci pojmenovali U a L. U-buňky tvoří horní vrstvu kolonie, zatímco v dolní vrstvě se nacházejí L-buňky. Oba typy buněk se od sebe výrazně liší velikostí, vnitřní strukturou a fyziologickými vlastnostmi. U-buňky jsou větší, méně náchylné ke stresům a přežívají delší dobu. Mají také jiný metabolismus než L-buňky: využívají přednostně jiné živiny a zpracovávají je poněkud odlišným způsobem.

Příčný řez diferencovanou kolonií. Dolní (červené) buňky kolonie poskytují živiny horním (zeleným) buňkám, které se metabolicky podobají savčím nádorovým buňkám.

Dosavadní výsledky ukazují, že L-buňky zřejmě uvolňují živiny, jimiž zásobují U-buňky. Jde hlavně o cukry a aminokyseliny. Stejný vztah „živitele a příživníka“ přitom existuje také mezi zdravými a nádorovými buňkami v živočišném organizmu. Normální buňky, především jaterní a svalové, zde produkují živiny, které jsou spotřebovávány v buňkách nádoru. Český výzkum nyní přináší důkazy, že biochemické dráhy zodpovědné za tento tok živin jsou u kvasinek a živočichů pozoruhodně podobné. „Jsme přesvědčeni, že studium kvasinkových kolonií může podstatně přispět k pochopení základních metabolických procesů v nádorových buňkách. Získané poznatky pak mohou v dlouhodobé perspektivě pomoci při hledání nových způsobů léčby rakoviny,“ říká Zdena Palková z katedry genetiky a mikrobiologie Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze.

Laboratoř profesorky Palkové se výzkumu kolonií kvasinek věnuje dlouhodobě. Má na kontě řadu důležitých objevů týkajících se uspořádání a diferenciace buněk v koloniích či komunikace mezi buňkami i mezi sousedními koloniemi. Například již v roce 1997 publikoval tým v prestižním časopise Nature objev, že kvasinkové kolonie se vzájemně „dorozumívají“ prostřednictvím amoniaku, který uvolňují do okolí. Od roku 2003 tento originální výzkum významně posiluje spolupráce s laboratoří Libuše Váchové z Mikrobiologického Ústavu Akademie věd ČR.

Zdroj: Lidové noviny, 23. 5. 2012, Věda, str. 21

Prof. Palková patří mezi klíčové vědecké osobností jednoho z pěti výzkumných programů projektu BIOCEV (Výzkumný program 2 – Buněčná biologie a virologie). Dlouhodobě se na světové úrovni zabývá výzkumem chování buněk kvasinek, zvláště tvorbě jejich kolonií. Tyto organismy jsou nejen ekonomicky, ale hlavně vědecky nesmírně zajímavé, protože mohou sloužit jako poměrně jednoduché a levné modelové organismy. Většina jejich genů je však obdobná genům “vyšších” organismů včetně člověka, takže výsledky získané na tomto biologickém modelu mohou být velmi důležité i pro poznání funkcí normálních a nádorových lidských buněk. Znalosti molekulárních a buněčných mechanismů uplatňujících se při tvorbě a vývoji populací mikroorganismů, mohou také pomoci v boji proti mikrobiálním biofilmům, které jsou závažným problémem v medicíně.

Více informací naleznete v publikaci:

Čáp M, Štěpánek L, Harant K., Váchová L, Palková Z (2012) Cell differentiation within a yeast colony: Metabolic and regulatory parallels with a tumor-affected organism. Molecular Cell 46: 436-448

Kontakt: Prof. RNDr. Zdena Palková, CSc., Přírodovědecká fakulta UK; tel: 221 95 1721, e-mail: zdenap@natur.cuni.cz

Biocev in Media — More articles