Licenci Mendelovu muzeu a Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity poskytlo Cold Spring Harbor Laboratory
DNA reaguje na signály z okolí buňky
Růst a vývoj vyžadují, aby buňky mezi sebou komunikovaly a reagovaly na signály, které přicházejí z jiných částí těla. Především hormony, uvolňované z různých žláz, cestují po celém těle, aby mohly stimulovat růst některých typů buněk. Buňky stimulované určitým hormonem mají specifický receptor ukotvený v buněčné membráně. Vazba hormonu na tento receptor iniciuje řadu molekulárních přeměn, nazývaných signální transdukce, čímž se přenáší růstový signál do buňky.
Nejdříve receptor převádí signál přes buněčnou membránu na její vnitřní povrch, kde aktivuje proteiny označované jako „poslové.“ Tito poslové částečně zahajují kaskádu chemických reakcí, které často zahrnují dodání fosfátové skupiny. Tento signál prochází cytoplazmou do jádra. V posledním kroku signální transdukce se DNA vazebné proteiny vážou k regulačním sekvencím a začíná replikace nebo transkripce.
Galerie
Věděli jste, že?
Každá z Vašich buněk má okolo 1000 interferonových receptorů ve své membráně.
Hmm…
Jak buňka zjistí, kolik receptorů má vytvořit?
Video
Videa v této kapitole jsou v původním anglickém znění.
 |
James E. Darnell, Jr.Dr. James Darnell je emeritní profesor molekulární a buněčné biologie na Rockefeller University v New York City, kde pokračuje ve svých výzkumech. |
James Darnell studoval, jak chemické signály zapínají a vypínají eukaryotické geny.
James E. Darnell, Jr. (1930-)
Jim Darnell se narodil 9. září 1930 v Columbu ve státě Mississippi, v chudé oblasti poblíž hranic s Alabamou. Jeho matka byla odbornice na výživu a mladý Jim viděl medicínu jako dobrý způsob, jak se dostat z jihu. V průběhu tří let absolvoval vysokou školou na univerzitě v Mississippi. Potom pracoval 9 měsíců na místní letecké základně, aby si vydělal na studium medicíny. V roce 1951 začal studovat medicínu na Washington University v St. Louis.
Vzhledem k tomu, že o novinkách ve vědě nebyly ve čtyřicátých a padesátých letech podávány dostatečné informace, Darnell se dostal poprvé k laboratorní práci až na medicíně. Táhlo ho to k mikrobiologii, protože to byla oblast, kde mají výzkumníci kontrolu nad svými subjekty zájmu. Ve svých prvotních experimentech se pokoušel nakazit myši jistým druhem streptokoka, ale byl neúspěšný. Větší úspěch měl s nakaženými králíky a výsledky sepsal ve svých prvních publikacích. V té době streptokoková infekce způsobovala léze na srdci, ale s objevením penicilinu tato nemoc později prakticky vymizela.
Poté, co získal lékařský titul, a po roce praxe, nastoupil Darnell do laboratoře Harryho Eagla do Národního Institutu zdraví (NIH) do vzdělávacího vědeckého programu pro lékaře. Eagle vyvíjel způsob, jak kultivovat lidské a myší buňky a Jima zapojil do studia biochemie živočišných virů. Darnell nevěděl téměř nic o živočišných virech, ale měl to štěstí, že sdílel stůl v laboratoři s třetím postgraduálním studentem Salvadorem Luriou, který ho naučil vše, co potřeboval, aby mohl studovat virus obrny.
Po krátkém pobytu v Paříži, kde pracoval v laboratoři Françoise Jacoba, pracoval Darnell na MIT, na Albert Einstein College of Medicine a na Rockefellerově univerzitě. Studoval vztah mezi mRNA a hnRNA. Darnell věřil, že hnRNA je předstupněm mRNA. Přestože udělal některé klíčové objevy, přiznává, že se nemohl zbavit své myšlenky kolinearity a představy, že hnRNA je sestřihována do menších mRNA.
Toho času Darnell směřoval pozornost na otázku, která mu vrtala hlavou už od Paříže: jak jsou regulovány geny v živočišných buňkách? To vedlo k objevu regulační dráhy STAT a Jak-STAT. Roku 2002 získal Národní medaili za vědu a v roce 2004 byl zvolen zahraničním členem Royal Swedish Academy of Sciences.
Ve svém volném čase je Jim Darnell vášnivým hráčem tenisu. Přestože hrál za Cold Spring Harbor Board of Trustees, nikdy nehrál s nejslavnějším tenistou Cold Spring Harbor Jimem Watsonem. V mládí hrál na klarinet a stále rád poslouchá hudbu. Se svou manželkou Jane mají 3 syny: nejstarší pracuje v oblasti financí, prostřední ve vědě a nejmladší, který zdědil levicové cítění, pracuje ve výzkumu ve veřejném zájmu.
Věděli jste, že?
Manželka Jima Darnella, Jane, přišla na název STAT při její cestě z New York City. Tento termín jí připomněl naléhavý hovor z reproduktorů v nemocnici. Přesně odráží rychlost molekul při aktivaci transkripce.
Hmmm…
Proč je potřeba tolik molekul, aby se přenesla informace do jádra buňky?
Odkazy a literatura
Buněčná komunikace: Příběh zevnitřJak se molekuly signální dráhy v cytoplazmě buňky navzájem najdou? Jak to, že se signály nesmíchají? Zjistěte v článku v časopise Scientific American. Mechanismus účinku: Hormony s receptory na povrchu buněk
V tomto mechanismu se nevyskytuje druhý posel, cAMP. Projděte si ji od úvodu až k receptorům a přečíst si můžete i krátký popis.
- Darnell Jr., J.E., Kerr, I.M., Stark, G.R., 1994, Jak-STAT pathways and Transcriptional Activation in Response to IFNs and Other Extracellular Signaling Proteins, Science, 264: 1415–1421.
- Leaman, D.W., 1998, Mechanisms of Interferon Action, Progress in Molecular and Subcellular Biology, 20, 101–142.
- Levy, D., Larner, A., Chaudhuri, A., Babiss, L.E., and Darnell Jr., J.E., 1986, Interferon-Stimulated Transcription: Isolation of an Inducible Gene and Identification of its Regulator Region, Proc. Natl. Acad. Sci., U.S.A., 83: 8929-8933.
- Levy, D.E., Kessler, D.S., Pine, R., Reich, N., and Darnell Jr., J.E., 1988, Interferon-Induced Nuclear Factors That Bind a Shared Promotor Element Correlate with Positive and Negative Transcriptional Control, Genes and Development, 2: 383-393.
- Levy, D.E., Kessler, D.S., Pine, R., Reich, N., and Darnell Jr., J.E., 1989, Cytoplasmic activation of ISGF3, the positive regulator of interferon-alpha-stimulated transcription, reconstituted in vitro, Genes and Development, 3: 1362-1371.
- Stark, G.R., Kerr, I.M., Williams, B.R.G., Silverman, R.H., Schreiber, R.D., 1998, How Cells Respond to Interferons, Annu. Rev. Biochem., 67: 227-264.
ÚEB, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita |
Mendelovo muzeum, Masarykova univerzita |
Návrat na úvodní stránku webu, přístupnost |
| Servisní středisko pro e-learning na MU
| Fakulta informatiky Masarykovy univerzity, 2013
Centrum interaktivních a multimediálních studijních opor pro inovaci výuky a efektivní učení | CZ.1.07/2.2.00/28.0041
