Bakteriálním toxinem proti parazitárním onemocněním

25.2.2005

Toxin, který produkuje půdní bakterie Bacillus thuringiensis patří v zemědělství k hojně užívaným insekticidům (prostředkům proti hmyzu). Jde o dosti oblíbenou látku, protože pro obratlovce není vůbec jedovatá. Bránit proti ní se umějí i hlísti, a poslední výzkumy na Kalifornské univerzitě v San Diegu ukázaly jak. Produkují totiž sloučeninu, konkrétně glykolipid, tedy látku, jejíž molekula obsahuje tukovou i sacharidovou část, která se v jejich střevě na bakteriálních toxin váže. Znalost konkrétního mechanismu neutralizace toxinu nám umožní získat jeho deriváty, které budou jedovaté i pro hlísty. Může to být významný přínos nejen pro zemědělství, ale i pro medicínu, protože parazitickými hlísty je napadeno mnoho desítek milionů lidí v tropických krajích.

Průlom ve skladování vodíku?

25.2.2005

Australská společnost Hydrexia Pty Ltd, kterou založili pracovníci University of Queensland, uvedla na trh novou náplň do nádrží na skladování vodíku. Jde o speciální slitinu hořčíku s velmi přesně nastavenou strukturou. Doposud se za vhodný absorbent tohoto lehkého, třaskavého plynu pokládaly spíše platinové kovy. 100 kg této látky pojme dostatek vodíku, aby s ním běžný osobní automobil ujel 500 km. I při relativně nízké hustotě hořčíku bude objem takového množství nové slitiny přes 50 l, což je dosti slušná analogie benzínové nádrže.

Kvantový detektor jediného fotonu

25.2.2005

Nový typ detektoru schopného zaregistrovat dopad jediného fotonu sestrojili britští a japonští fyzikové. Zařízení tvoří dvě vodivé vrstvy arseniku galitého oddělené velmi tenkou izolační vrstvou arsenidu hlinitého. Přes tuto izolační vrstvu může kvůli jejím atomárním rozměrům téci elektrický proud v důsledku kvantových jevů – hovoříme o tunelovém proudu. Připravíme-li izolační vrstvu tak, aby v ní byla nepatrná porucha atomárních rozměrů, získáme tzv. „quantum dot“, poruchu v pevné fázi, která se chová obdobně jako atom. Zachytí-li tato porucha foton, dojde k lokálnímu nárůstu vodivosti a my pozoruje vzrůst tunelového proudu. Jde o jakousi kvantovou analogii sepnutí diody.

Mají rostliny nervy?

24.2.2005
Tyto listy dokáže Dionaea muscipula sevřít během 100 ms

Jistěže ne ve smyslu, v jakém je známe u živočichů, a už vůbec ne, pokud jde o nějaké nervové centrum. To však neznamená, že rostlinné buňky nejsou schopny si předávat signály ve formě akčních potenciálů, i když na rozdíl od živočichů tu hlavní roli hrají ionty Cl- a K+ (u živočichů jsou to hlavně Na+ a K+, i když se tam uplatňuje i transport iontů Cl- a Ca2+). Snad nejlepší ukázkou přenosu informačních signálů je chování masožravých rostlin čeledi rosnatkovitých (Droseraceae) a mezi nimi velkého severoamerického druhu mucholapky podivné (Dionaea muscipula). Ta dokáže sevřít dvě poloviny listu opatřeného citlivými háčkovitými vlásky během 100 milisekund, což je rychlost srovnatelná s pohybem sladkovodních mušlí (ovšem u chobotnice je rychlost přenosu signálu už vyšší – okolo 10 milisekund, a v nervových vláknech savců dokonce 0,4 mikrosekundy). Nedávné studium mucholapky ukázalo, že uzavření „lapacího” listu má tři fáze: první z nich je iniciovaná mechanickým dotekem citlivých vlásků a během 40 milisekund se list uzavře o 20 %, druhá z nich je rychlejší – během 20 milisekund se list uzavře o 60 %, a třetí z nich je opět pomalá, shodná s fází první. Podstatnou úlohu tu hraje druh zakřivení listové čepele.

Další krok k vakcíně proti HIV

23.2.2005
schematický náčrtek řezu virem HIV, uvnitř vidíme nukleovou kyselinu RNA, kulatou schránku tvoří bílkovina (University of Oregon)

Dr. Hermann Katinger z Vídně izoloval z mnoha svých HIV pozitivních pacientů protilátku 4E10, která se váže na bílkovinu gp41. Tento protein, který nacházíme na povrchu virionů HIV, hraje klíčovou roli při jejich pronikání do buněk.

Jiný důležitý objev se podařil lékařům z Children's Hospital Boston a Harvard Medical School: zjistili, že protein gp120 mění svůj tvar při vazbě na CD4 receptory. Proč je to tak důležité? Bílkovina gp120 tvoří podstatnou část proteinového obalu viru HIV a s její pomocí proniká do buněk imunitního systému právě prostřednictví CD4 receptoru. Jde o důležitou informaci pro pochopení fungování HIV na molekulární úrovni.

Jak se rostliny chrání proti nadměrné fotosyntéze

23.2.2005
Huseníček rolní (Arabidopsis thaliana), foto Wikipedia

K všeobecnému vzdělání biologů patří skutečnost, že základní bioenergetický proces na Zemi, tedy oxygenní fotosyntéza, je umožňována funkcí dvou fotosystémů, PSI a PSII, obsahujících chlorofyl a řadu dalších barviv, která vedou k přeměně světelné energie řadou kroků až na energii kovalentní vazby P-O v ATP, a to s neuvěřitelnou účinností přes 95 %. Systém je však citlivý k oxidačnímu poškození, jestliže absorbuje příliš mnoho světla. V lednu 2005, s použitím spektroskopických technik pracujících ve femtosekundové oblasti, zjistili vědci v Berkeley v Kalifornii, že excitované molekuly chlorofylu jsou zbaveny nadbytečné energie interakcí s molekulami zeaxanthinu, což je karotenoid s dvěma atomy kyslíku, barvivo schopné se přeměnit na radikálový kation, který na rozdíl od excitovaného chlorofylu není oxidačním agens. Ozdravná úloha zeaxanthinu byla potvrzena prací s mutanty huseníčku (Arabidopsis thaliana), kteří neobsahovali gen psbS, zodpovědný za vazbu zeaxanthinu na chlorofyl.

Moře ledu na Marsu

22.2.2005
Snímek podezřelé oblasti (foto Esa/DLR/Berlin/Neukum)

Snímky z evropské družice Mars Express ukázaly v oblasti Elysium poblíž marsova rovníku struktury nápadně připomínající velké množství vodního ledu. Celá oblast byla zřejmě před pěti miliony let zaplavena vodou z okolních pohoří, která okamžitě zmrzla. Prašný příkrov přispěl k tomu, že masa ledu přežila až do dnešní doby a nevysublimovala. Jeho plocha činí 700.000 km čtverečních a je nanejvýš 45 m hluboké. Takové množství ledu dosud nebylo na rudé planetě nalezena, známé marsovské čepičky v polárních oblastech ze směsi vodního ledu a pevného oxidu uhličitého tvoří pouze tenký povlak. Nicméně pro definitivní potvrzení této hypotézy bude nutný další výzkum.

Maximální teplota ve vesmíru

22.2.2005

Nejvyšší dosud známou teplotu ve vesmíru zjistila astronomie u milisekundového pulsaru PSR B1937 + 21. Tato neutronová hvězda charakterizovaná nesmírně rychlou rotací vyslala do vesmíru kratičký záblesk rádiových vln, jejichž energie odpovídá teplotě 5.1039 Kelvina.

Astronomové soudí, že takovéto hyperenergetické výrony nejsou nijak vzácné, jenže jsou tak krátké, že je dosud nebylo možno registrovat.

Jak se pohybuje RNA-polymeráza

22.2.2005

Jde o enzym, který umožňuje přepis genetické informace z DNA na RNA za tvorby dlouhých molekul obsahujících báze nukleových kyselin adenin, guanin, cytosin a uracil. Tento proces je mechanicky náročný a dlouho nebylo jasné, jakým způsobem se RNA-polymeráza po DNA pohybuje. Nyní byl tento pohyb detailně prozkoumán a ukázalo se, že v něm hraje roli jednak tzv. G-smyčka, jednak tzv. F-můstek, který osciluje mezi rovnou a zahnutou formou. Polymeráza se pohybuje jako rohatkový systém s dvěma západkami,. Jednou z nich je F-můstek, který svou oscilací tlačí RNA-polymerázu kupředu vždy o jeden nukleotid, zatímco vstupující substrát (tedy RNA) funguje jako pevná nepohyblivá západka, která zabraňuje zpětnému sklouznutí RNA-polymerázy. Ukazuje se, že se tentio princip vyskytuje i u dalších kinetických systémů poháněných v buňce hydrolýzou ATP.

Nejnovější náboženství - zdravovíra

22.2.2005

"I ten, kdo zemře zdráv, je definitivně mrtev" řekl Dr. Manfred Lütz, vedoucí kliniky pro psychiatrii a psychoterapii v Kolíně nad Rýnem. Dr. Lütz je kromě toho theologem a přednáší na kolínské katolické univerzitě. Tvrdí, že naše společnost je postižena náboženskou vírou kultu zdraví a obrací se proto proti dietním sadistům, posedlosti zdravím a kultu výkonnosti. Přinášíme zkrácenou verzi rozhovoru, který poskytl časopisu Flutter.

Úplný text najdete zde

Trubky z doby Caesarových galských zápisků

21.2.2005

Ve francouzském Tintignacu v Correze nalezli archeologové pět dost zachovaných trubek z doby střetávání Gallů a Římanů. Byly objeveny s dalšími 470 úlomky předmětů sloužících vojákům. Čtyři z nich byly zdobeny hlavou kance a jeden hlavou hada. Dosud byly z takových trubek nalézány jen zlomky. Sloužily patrně při útoku jako zastrašovací prostředek. Zda byly používány v průběhu bitvy, historici nevědí. Do chrámu byly uloženy ve druhém nebo prvním století před Kristem, pravděpodobně jako obětina římskému bohu války, Martovi.

I bakterie stárnou

21.2.2005

O bakterii Escherichia coli se dosud věřilo, že nepodléhá stárnutí, že je takříkajíc nesmrtelná díky tomu, že se včas rozdělí na dceřiné buňky. S použitím automatické mikroskopie s časovým skluzem pro sledování bakterií po řadu reprodukčních cyklů v 35 000 buňkách zjistili pařížští biologové, že buňky, které zdědily „starý pól” dělící se rodičovské buňky (ten, který pocházel z dřívější generace), rostly pomaleji a měly menší tendenci se dělit ve srovnání s buňkami, které zdědily „nové póly”. Kromě toho se ukázalo, že i když dvě dceřiné buňky jsou morfologicky zcela shodné, odlišují se funkčně. Právě organismy, které se dělí asymetricky, produkují menší potomky, kteří musí růst a vyvíjet se, dříve než se mohou množit, také stárnou. Zdá se tedy, že i jednoduché bakterie a analogicky další buňky, které se zdánlivě symetricky dělí, de facto stárnou.

Starosti ukrajují z života

18.2.2005

Lidé si jsou už vědomi, že vystavení chronickému stresu zvyšuje riziko kardiovaskulárních nemocí a snižuje imunitní obranu organismu.Jak ale stresová situace působí na buněčné úrovni? Francouzští lékaři vyšetřovali skupinu 58 žen, z nichž 39 se staralo o dítě postižené některou z vývojových poruch. Analýza prokázala, že ženám, které prožívají větší stres, se zkracuje délka jejich telomer, o nichž už víme, že se jejich délka zmenšují úměrně stáří buňky.

Porovnáním s ženami stejného věku, které však prožívaly stresy ne tak výrazné, se ukázalo, že značný stres skutečně přivolává „šedivé vlasy“. Zkracuje život o plných deset let.

Už známe strukturu stereocilií vláskových buněk vnitřního ucha

17.2.2005

To, že vnímáme zvuk, je dáno podivuhodným zařízením ve vnitřním uchu, kde tzv. vláskové buňky jsou pokryty dlouhými výběžky, zvanými stereocilia. Tyto výběžky jsou uspořádány v řadách různé výšky, kde vyšší výběžek je spojen s nižším proteinovým vláknem a je upevněn na víčku membránového kanálu. Dolehne-li do ucha zvuk, rezechvěje se tím tzv. tektoriální membrána umístěná nad stereocilii a narazí tak na nejvyšší stereocilia, která odkloní od kolmé polohy, čímž zatáhnou za vlákno a otevřou kanál, kterým proudí draselné a vápenaté ionty. Tím se změní membránový potenciál buňky a do nervového centra je vyslán příslušný signál. Jde tu o mechanismus vpravdě nanotechnologický, dokonce subnanotechnologický, protože stačí odklon nejvyššího stereocilia o stovky pikometrů, aby byl vyslán nervový impuls o tom, že něco slyšíme.

Nyní se podařilo detailně popsat jednotlivé složky tohoto pochodu. Aktinová filamenta ve stereociliu vážou přes několik proteinů kanálový komplex (ten se skládá ze čtyř proteinů) a zároveň jakési ankyrinové péro, které umožňuje pružné otvírání kanálového víčka – zřejmě obsahuje alfa-helikální oblasti, které jsou pružné. Samotné vlákno spojující stereocilia určité výšky obsahuje jako hlavní složku kadherin 23, což je pevná bílkovina, známá z mezibuněčných spojů, kde udržuje tkáňové buňky pohromadě.

Vyspělí zemědělci dávné Uruguaye

16.2.2005

Vzhledem k tomu, že za kolébku všech jihoamerických civilizací jsou považovány Andy, Uruguay byly přehlížena archeologicky jako zcela nezajímavá. Mezinárodní tým archeologů tvrdí nyní opak: Potvrzuje se nejen to, že tímto územím procházely už dávno izolované skupiny lovců a sběračů, ale močálovitá lokalita Los Ajos v jihovýchodu státu byla osídlena vyspělým zemědělským společenstvím už před čtyřmi tisíci let. Stopy po obydlích prokazují, že se seskupovala kolem ústřední návsi. Nalezená zrna škrobu a mikrofosilií dalších rostlin dokazují, že zdejší obyvatelé v jižní Americe pěstovali kukuřici, hrách a různé ovoce a hlízy.

Ovlivnění aktivity enzymu

16.2.2005

Doc. Giovanni Zocchi z University of Californina v Los Angeles vyvinul systém, který umožňuje řídit aktivitu enzymů. Schopnost enzymů katalyzovat tu kterou chemickou reakci závisí na jejich prostorovém uspořádání, které lze výrazně změnit vazbou vhodné sloučeniny na molekulu bílkoviny, jíž je enzym tvořen. Organismy ostatně tento princip hojně využívají. Doc.Zocchi obalil celou bílkovinou molekulu enzymu vláknem deoxyribonukleové kyseliny. Změní-li vazbou např.dalších molekul DNA tuhost řetězce, který obaluje enzym, změní se i prostorové uspořádání bílkoviny, a tudíž jeho aktivita. Tímto způsobem lze fungování enzymu vypnout a zapnout po libosti. Veškeré experimenty zatím proběhly na bakteriálním enzymu zodpovědném za zpracování maltosy, avšak je zjevné, že jde o obecný princip.

Přidáme periodické tabulce prvků třetí rozměr?

15.2.2005

Anorganickým chemikům se daří vytvářet shluky atomů, které se chovají jako jediný atom odlišného prvku. Tak se ukázalo, že shluk 13 atomů hliníku se chová jako halogen (chlor, brom a podobně), zatímco shluk 14 atomů hliníku se chová jako alkalická zemina (hořčík, vápník atp.), a že se tvoři příslušné soli podobné běžným prvkům. Tato skutečnost vedla některé chemiky (např. Shiv Kanna ve Virginii) k tomu, aby navrhli rozšíření periodické soustavy prvků do třetího rozměru, čili aby shluk 13 Al ležel nad jódem. Dají se vytvořit velmi stálé sloučeniny, například 14Al-3I, což je stabilní jednomocný anion. Ať už se periodická tabulka rozroste do třetího rozměru nebo ne, nové sloučeniny nabízejí řadu možností zejména v nanotechnologiích.

akademon.cz 10.6.2013: Nehomogenní shluky atomů, které se chovají jako kationy velkých rozměrů, se podařilo připravit chemikům z newyorské Columbia University. Jejich složení je [Co5Se8(P(C2H5)3)6]2+ , [Cr6Te8(P(C2H5)3)6]2+ a [Ni9Te6(P(C2H5)3)8]+. Spolu s aniontem C60- vytvářejí krystaly.

Od kdy lidé pijí alkohol?

15.2.2005

Kdy byly vyráběny první alkoholové nápoje? Dosud se myslelo, že na území dnešního Iráku, a to asi před 7 000 lety. Nyní jeden čínsko-americký tým chemicky analyzoval nádoby z pálené hlíny, které byly objeveny v severní Číně v neolitické vesnici z doby před devíti tisíciletími. Organické sloučeniny, které byly absorbovány stěnami této staré keramiky, prý dokazují, že v této době už byly známy zkvašené nápoje z rýže, medu a rozmanitého ovoce.

Nepravděpodobný enzym reguluje diferenciaci nervových buněk

14.2.2005

Proteomika, věda zabývající se struktrurou a funkcí proteinů vznikajících překladem mRNA a tím i přepisem jednotlivých genů, ukazuje už několik let na poměrně komplikované úlohy různých proteinů, zejména po posttranslačních modifikacích. Enzymy mají často řadu funkcí, někdy zcela navzájem odlišných. Tak například rozhodnutí o tom, zda z nervové buňky vyroste dendrit s různými receptory nebo axon, po němž je předáván nervový signál k dalším buňkám, záleží na enzymu zvaném glykogensyntháza-kináza-3beta (GSK-3). Jeho aktivita je zřetelně snížena v místech růstu axonů, kde je regulována lipidem zvaným PTEN a proteinfosfatázou, případně kinázou zvanou Atk. Bylo zjištěno, že jeden z proteinů, zodpovědných za tvorbu mikrotubulů potřebných pro růst výběžků nervových buněk, tzv. CRMP-2, je nadměrně fosforylován v mozku pacientů s Alzheimerovou chorobou. Byla vyslovena naděje, že inhibice GSK-3 by mohla být užitečná při obnově růstu poškozených axonů a že by mohla být vhodnější než práce s kmenovými buňkami.

Rakouské horniny a útok obří planetky

14.2.2005

I laická veřejnost si už zvyká na představu, že největší vymírání života, které bylo dosud zaznamenáno na naší planetě zhruba před 250 miliony lety, bylo způsobeno dopadem velkého asteroidu. Život byl tehdy skutečně značně ohrožen – vždyť z moří vymizelo na 90 % živočichů. Ve vědě však diskuse o původu vymírání probíhá dál. Nové zkoumání těchto události na konci permu založené na analýze helia, osmia a dalších prvků ze skupiny platiny v geologických vrstvách, které se vyskytovaly před 250 miliony let na území dnešní Itálie a Rakouska, však domněnku o vlivu dopadu obří planetky vyvracejí. V těchto horninách se nenašla jediná stopa po takovémuto dopadu.

Jak vnímá hmyz feromony

11.2.2005

Jeden z dlouho známých „rekordů” z živočišné říše je skutečnost, že sameček přástevníka bourovce je schopen „ucítit” samičku na vzdálenost více než jednoho kilometru, pokud zachytí na svých vějířovitých tykadlech alespon jednu molekulu tzv. feromonu, který samička vylučuje. Teprve nedávno se prokázalo, že hmyzí ekvivalent mozku obsahuje nervové buňky, čichové neurony, které reagují na vazbu feromonu na tzv. čichový vazebný protein. Tyto čichové proteiny jsou produkovány mimonervovými buňkami a vylučovány do tělní tekutiny, která obklopuje dendrity čili zakončení čichových neuronů. Tak například v octomilce byl posán vazebný protein LUSH, který umožňuje rozpoznat „vůni” 11-cis-vakcenylacetátu, jednoho ze známých feromonů. Mutanti bez proteinu LUSH na feromon nereagují a nejsou schopni se například shromažďovat do skupin, jak to činí nezmutovaní jedinci. Detailní výzkum feromonů a jejich vazebných proteinů by mohl usnadnit i řízenou regulaci nepříjemných hmyzích druhů tím, že by byl hmyz nalákán do míst, kde by byl zahuben.

Program Argo v polovině

11.2.2005

Mezinárodní oceanografická síť Argo, která zahájila svou činnosti v roce 2000, aby sledovala změny stavu našeho světového oceánu, je dnes už tvořena 1 500 různými zařízeními umístěnými v mořích. Operují v hloubce tisíc metrů a každých deset dnů se ponořují až do dvou tisíce metrů a při výstupu měří mj. teplotu a slanost vody. Údaje jsou potom automaticky předávány na vědecká pracoviště pomocí satelitů. V roce 2007 by měla být síť dokončena – bude ji tvořit tři tisíce zařízení.

Už známe 111. prvek

10.2.2005

O něco více než rok poté, co periodickou soustavu prvků rozšířilo darmstadtium Ds s atomovým číslem 110, schválila v listopadu 2004 Mezinárodní unie pro čistou a aplikovanou chemii (IUPAC) jméno pro 111. prvek soustavy, totiž roentgenium Rg. Prvek byl vyroben přesně sto let po objevu rentgenových paprsků (proto i ten název) S. Hofmannem a spolupracovníky v Darmstadtu, a to bombardováním atomů 209Bi pomocí paprsku atomů 64Ni a jejich fúzí. Přitom se vytvořil spolu s neutronem nuklid 272Rg, který byl zdrojem alfa-paprsků.

Život na dně Mariánského příkopu

10.2.2005
Dva dírkovci ze dne Mariánského příkopu. Červená úsečka je mikrometrů dlouhá.

Nejhlubší oblasti oceánů jsme až doposud pokládali za pouště bez života. Nicméně japonsko-britskému týmu se při výzkumu dna Mariánského příkopu podařilo najít v hloubce téměř 11 km jednobuněčné dírkovce Foraminifera. Jde o nejrozšířenější mořská stvoření hned po bakteriích a běžně tvoří důležitou složku planktonu. Zpravidla však mají schránky z uhličitanu vápenatého, které jim v Mariánském příkopu chybí, protože v prostředí není dostatek uhličitanových iontů. Organismus, který se přizpůsobil životu za tlaku 110.000 kPa, nejspíš dokáže žít bez ochrany titěrné schránky.

Jak se rakovinné buňky stanou rezistentními k léčbě

9.2.2005

P-glykoprotein či MDR-protein jejedním z důležitých transportních proteinů, tzv. ABC-adenosintrifosfatáz, které pečují o odstraňování z buněk těch látek, které jsou pro buňku cizí. Přestože jsou tyto proteiny známy přes 30 let a mechanismus jejich činnosti byl dobře prozkoumán, stále není jasné, jak je určována jejich specifita – přenášejí totiž látky na první pohled sobě nepodobné a na druhé straně jiná z rodiny ABC-ATPáz přenáší látky příbuzné látkám první ATPázy. Funkce těchto transportních proteinů bývá navozena (indukována) přítomností cizorodé látky, a tak se stalo, že protirakovinné léky 6-azauridin a 5-azacytidin pozbyly během několika dnů až týdnů účinnosti, protože rakovinné buňky proti nim stihly syntetizovat transportní proteiny, které je z buněk vypuzovaly.

Co je horšího, a na to přišli vědci ze severoamerických univerzit v lednu t.r., P-glykoprotein se nejen indukuje v přítomnosti cizorodé látky, on se dokonce v hotové formě přenáší z rezistentní buňky na okolní buňky dosud citlivé, a tím se dále snižuje účinnost protirakovinných léků.

Neškodné záření pro detekci nádorů

9.2.2005

Nanotechnologie umožní zobrazit pomocí neškodného infračerveného záření i nádory do hloubky asi jeden centimetr pod kůží. Nová metoda, vyvinutá na Pennsylvania State University a na University of Minnesota spočívá v podání polymerosomů, polymerních nanočástic s vnitřní strukturou, které obsahují jednak fluorescenční porfyrinové barvivo, jednak bílkoviny, jež se specificky váží na buňky určitého typu nádoru. Polymerosomy se zkoncentrují na povrchu nádoru, takže po excitaci porfyrinů infračerveným světlem pozorujeme v místě nádoru zřetelnou infračervenou fluorescenci.

Jako v popsaném případu, velké úsilí vynakládají výzkumné instituce nahrazení klasického rentgenu nějakým méně škodlivým zářením. Např.pracovníci z University of Bristol spolehlivě vyhledávají nádory prsu pomocí radiových vln.

Jak ubikvitin umlčuje geny

8.2.2005

Vazba ubikvitinu na protein je obvykle chápána jako signál k jejich degradaci ve velkém mnohapodjednotkovém komplexu zvaném proteasom, s typickou aktivitou proteinázy závislé na štěpení ATP. Většina proteinů váže ubikvitin na různých místech molekuly, avšak nyní byla objevena ubikvitylace histonů na jediném místě, konkrétně Lys-119 v histonu H2A. Zdá se, že vazba ubikvitinu nejen vede k rozložení proteinu, ale může mít řadu informačních, signálních rolí. Vliv ubikvitylace histonu na zastavení transkripce může být dvojího druhu: buď přímo inhibuje systém transkripce nebo urychluje degradaci aktivátoru transkripce.

Nanotechnologie se uplatní při zjištění Alzheimerovy choroby

7.2.2005

V ranných fázích Alzheimerovy choroby nalezneme v mozkomíšním moku tak nepatrná množství charakteristického proteinu pojmenovaného ADDL, že je standardními testy (např. metodou ELISA) nedokážeme zjistit. Tým amerických vědců za finanční podpory National Science Foundation vyvinul novou metodu stanovení bílkovin, která je zhruba milionkrát citlivější. Nejprve do testovaného vzorku přidáme protilátku proti tomuto proteinu, která je označkována krátkým řetězcem DNA. Pak přidáme klastry zlata, jejichž povrch je hustě pokryt komplementární DNA. Kvůli interakci obou řetězců deoxyribonukleové kyseliny se na povrchu nanočástic nakoncentruje sledovaná bílkovina ADDL. Nepatrné částice zlata pokryté proteinem pak ze zkoumané vzorku získáme pomocí magnetického pole. Standardními metodami pak stanovíme množství na zlatě navázané značkovací DNA, které je stejně jako stanované bílkoviny.

Plasmový filtr

7.2.2005

Zařízení, které vyvinuli Pacific Northwest National Laboratory, nepoužívá k čištění vzduchu aktivní uhlí či jiné absorpční náplň, nýbrž nečistoty spálí pomocí plazmy. Nový filtr je účinný jak proti jednoduchým anorganickým chemikáliím jako kyanovodík či kyselina chlorovodíková, tak proti bojovým otravným látkám. Ničí i bakterie a jejich spory. Zařízení, původně vyvinuté pro vojenské účely, jistě najde uplatnění i v civilním sektoru.

V čem spočívá přilnavost živočichů k podkladu

4.2.2005
gekon Uroplatis henkelii

Podivuhodná schopnost různých živočichů, od drobných mušek po středně velké ještěrky, běhat po stěnách a dokonce po stropě vyvolává různé představy už řadu desetiletí. Ví se, že některé druhy hmyzu, například různé mouchy a brouci, produkují lepkavý sekret, kterým se přichycují k podkladu. To však vyžaduje přesnou regulaci této sekrece, aby se živočich mohl včas odlepit při pohybu dopředu. U většiny po stropě lezoucích živočichů jde však o suchou interakci, od plošek na nohou kobylek až po množství mikroskopických vlásků, které pokrývají „chodidla“ gekonů (viz aktualita Akademonu ze 17.7.2003). Síla, která nohy gekonů udržuje přichycené na podklad, je jedna z van der Waalsových sil, velmi slabých interakcí ve srovnání například s kovalentní chemickou vazbou, avšak díky milionům vlásků, které jsou na konci dále rozštěpeny na stovky výčnělků o průměru pouze několik nanometrů (to je například tloušťka buněčné membrány) je přilnavost takové plochy velmi vysoká. Obdobně je tomu u některých pavouků (viz aktualita Akademonu z 21.4.2004). Problému se nyní chopili inženýři a spočítali, že největší přilnavost zaručují prstencové toroidní útvary, schopné změny tvaru podle charakteru podloží. Aplikace těchto zjištění by mohla hrát roli nejen ve scifi-filmech, ale i při navádění skutečných robotů na svislá nebo převislá místa.

Překřížené dráty nahradí polovodiče?

3.2.2005

Skupina japonských vědců vyvinula jednoduché zařízení, které v budoucnu možná nahradí polovodičové součástky. Nejprve překřížíme dva drátky, jeden platinový a druhý pokrytý iontovým vodičem sulfidem stříbrným tak, aby v místě překřížení byly od sebe asi 1 nm daleko. Při vložení vhodného napětí vznikne mezi oběma drátky můstek z několika atomů stříbra, takže vodivost mezi nimi výrazně vzroste. Opačným napětím můstek zrušíme. Celý cyklus můžeme opakovat stotisíckrát, a to i na vzduchu. Zařízení pracuje na megahertzových frekvencích, takže jeho životnost není velká. Přechod z vodivého do nevodivého stavu je dán pohybem atomů a nikoliv elektronů jako u standardních elektronických zařízení, takže zvyšování pracovní frekvence nebude tak snadné. Ale Tsuyoshi Hasegawa, jeden z tvůrců nového zařízení, vidí celou věc optimisticky.

Stejnou technologií zkoumají i v laboratořích firmy Hewlett Packard v kalifornském Palo Alto.

mikroRNA reguluje produkci insulinu

3.2.2005

Od doby, kdy byly popsány tři základní druhy RNA, totiž ribosomální rRNA, informační mRNA a transferová tRNA, uplynulo více než 40 let a po období intenzivného studia těchto RNA včetně schopnosti RNA se sama reprodukovat a fungovat jako enzym (tzv. ribozymy) se v posledních letech objevuje stále více funkcí pro různé mikroRNA čili miRNA. Tyto RNA se přepisuhjí v jádře jako části delších molekul RNA (až 1000 nukleotidů) do vlásenek o 70-100 nukleotidech specifickou ribonukleázou zvanou Drosha. Tyto vlásenky se transportují do cytoplasmy a tam jsou dále štěpeny ribonukleázou zvanou Dicer na miRNA o délce 19-23 nukleotidů. U živočichů se tyto miRNA vážou na specifické sekvence v mRNA, které tak zůstávají nepřeloženy na protein. Díky pokročilým technikám mapování bylo už definováno 1345 různých miRNA, z toho v octomilce 78, v hlístici 116, ve slepici 121, v člověku 207, v myši 214, v potkanu 186, v zebřičce 30, v huseníčku 111 a v rýži 125. Nejnovější případ je zjištění, že mikroRNA zvaná miR-375 reguluje tvorbu myotrofinu, který řídí poslední fázi sekrece, exocytozu, insulinu, což je záležitost významná pro udržování určité hladiny cukru v krvi.

Další generace mobilů na obzoru

2.2.2005

26 mobilních operátorů jako Cingular, Vodafone, China Mobile a NTT DoCoMo teď spolupracuje na vývoji pokročilého typu mobilních telefonů (W-CDMA), který uživatelům umožní přijímat i video s velkým rozlišením. V současné době, technologie 3D („třetí generace“) přenáší data rychlostí asi 384 kilobitů za sekundu, ale společnosti účastnící se na projektu doufají, že by mohly dosáhnout rychlosti až 100 megabitů za sekundu, což je asi 2000x rychlejší než běžné „vytáčecí“ modemy. Nový projekt by měl být spuštěn v roce 2009.

Makromolekulární nosič léků

2.2.2005

Chemici z Australian National University v Canbeře připravili gigantickou organickou molekulu složenou z 268 atomů uhlíku, 320 atomů vodíku a 52 atomů kyslíku. Její molekulu tvoří pět propojených polokoulí, které obklopují dutinu uvnitř. Právě v ní lze např. dopravit aktivní složku léčiva na místo určení, přičemž bude po cestě chráněna. Pro porovnání – jde o mnohem větší molekulu, než proslulé fullereny, z nichž největší tvoří 70 atomů uhlíku.

Meteor pohybující se po vlnovce

2.2.2005
zkřivená dráha meteoru

Padající meteor už zřejmě viděl každý. Velmi zřídka se však stává, že se nám jeho dráha nejeví jako přímka, nýbrž jako vlnovka vzhledem k nepravidelným pohybům, které vykonává v průběhu pádu. Vyfotit právě tento případ se podařilo Jimy Westlakeovi z Colorado Mountain College. Nepravidelné změny dráhy padajícího tělesa způsobuje nerovnoměrné odpařování povrchu při zahřívání v atmosféře. Meteor totiž může mít velmi nepravidelný tvar a silně nehomogenní složení. Při jeho ohřevu během průletu atmosférou pak nerovnoměrné odpařování z povrchu vyvolá v důsledku zákona akce a reakce působení další síly, jež zakřiví dráhu, jejíž tvar je jinak určen pouze rychlostí a gravitací.

Rychlá oprava trhlin v DNA

1.2.2005

Dojde-li k porušení dvoušroubovice DNA, znamená to vážnou hrozbu pro život buňky a u jednobuněčných celého organismu. Buňky, například bakterie Escherichia coli, mají k dispozici velký proteinový komplex zvaný RecBCD. Složky tohoto komplexu RecB a RecD jsou helikázy, které dvoušroubovici v oblasti trhliny rozmotají a RecB nadto odřízne jednotlivá vlákna. RecC hraje úlohu jakéhosi katalyzátoru v tom, že váže RecB a RecD k jejich helikálnímu substrátu. Hraje tu úlohu i ATP a zajímavá skutečnost, že RecD se může pohybovat oběma směry (tedy od 3´-konce k 5´-konci a naopak), čímž se podobá cytoskeletálním motorům myosinu a kinesinu.

Nový typ digitálního fotoaparátu od Kodaku

1.2.2005

Nový digitální fotoaparát Kodak EasyShare-One, který uživatelům umožňuje posílat fotografie přímo z přístroje, je inzerován jako první fotoaparát umožňující uživateli přenášet nebo tisknout obrázky bez připojení k počítači nebo tiskárně. Přístroj také poskytuje novou úroveň uchovávání fotek, největší LCD display a vysokorychlostní spojení s online servisem Kodaku. Představitelé společnosti říkají: „Toto je mnohem víc než jenom další uvedení nového typu foťáku. Je to o tom, že máte možnost okamžitě sdílet obraz atmosféry, když ji ještě stále prožíváte“. Michael Miller, redaktor počítačového časopisu dodává: „Myslím, že je to úžasný koncept. Cesta budoucnosti je v neustálém propojování.“

První nanolék

1.2.2005
struktura paklitaxelu (taxolu)

Americká Food and Drug Administration schválila klinické užití léku Abraxane pro léčbu metastazujících nádorů prsu. Účinnou látkou je již dříve používaný paklitaxel, derivát tisového alkaloidu. V novém léku se však nachází ve formě nanočástic vázán na bílkovinu albumin. Působení takového léku je mnohem silnější a vedlejší účinky menší.

Jde o první schválený lék na bázi nanotechnologií, i když pro úplnost musíme dodat, že dezinfekční masti s nanočásticemi stříbra se již nějakou dobu užívají. Kovy mají obecně baktericidní účinky a můžeme říci, že čím do menších částic je rozptýlen, tím větší má povrch a tím je účinnější. Na farmakologicky využitelných nanotechnologiích nyní velmi intezivně pracuje mnoho společností i výzkumných institucí. Zatím nejnadějnější se zdá jejich užití pro zlepšení účinku ve vodě obtížně rozpustných substancí.

Diskuse/Aktualizace