Twoja wyszukiwarka

MAGDALENA FIKUS
PRZYZWOITKI DLA BIOFIZYKA
Wiedza i Życie nr 4/2000
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 4/2000

Nasz organizm nie wytrzymałby nawet krótkotrwałej gorączki, gdyby nie białka opiekuńcze, chroniące komórki przed podwyższoną temperaturą.

Profesor Maciej Żylicz całą swoją karierę związał z tymi białkami. Zawdzięczamy mu odkrycie, że białka opiekuńcze, oprócz zapobiegania działaniu szkodliwych czynników, regulują także funkcjonowanie wielu podstawowych procesów komórkowych. Za swoje badania profesor Żylicz otrzymał w 1999 roku prestiżową nagrodę Fundacji na rzecz Nauki Polskiej zwaną "polskim Noblem".

BIOFIZYKA I HISTORIA

Gdy Maciej Żylicz skończył drugi rok studiów na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Gdańskiego, zdecydował, że chce zostać biofizykiem. Rozpoczął więc indywidualne studia na kierunku biologii. Jeszcze zanim uzyskał dyplom fizyka, nawiązał kontakt z Karolem Taylorem, docentem z Wydziału Biologii i Nauk o Ziemi. Trafił na właściwą osobę - Karol Taylor, jeden z najlepszych na świecie znawców wirusów bakteryjnych, z wykształcenia chemik, uważał pracę na pograniczu nauk za inspirującą i dającą szansę na ciekawe odkrycia. Pod jego kierunkiem Maciej Żylicz szybko zrobił doktorat, uzupełniając w tym czasie swoją wiedzę z zakresu biologii molekularnej i biochemii.

Już jako doktor kontynuował pracę w macierzystym laboratorium na Uniwersytecie Gdańskim, został także wybrany przewodniczącym uniwersyteckiej "Solidarności". Miał tyle pracy, że kiedy z USA przyszło zaproszenie na staż podoktorski, postanowił odłożyć ten wyjazd na później. Jednak wtedy w jego życiorys wtrąciła się historia. Wprowadzenie stanu wojennego zmusiło go do ukrywania się ze względu na działalność w "Solidarności". Gdy później dowiadywał się o swój staż, okazało się, że może wyjechać, ale z paszportem w jedną stronę. Zdecydował się na wyjazd. Po wielu kłopotach dołączyła do niego także żona i dzieci.

W Stanach Zjednoczonych doktor Żylicz zaczął pracę u profesora Costy Georgopoulusa w University Medical Center w Utah i związał swoją karierę z białkami szoku cieplnego (hsp - heat shock protein). Wówczas wiedziano o nich tylko tyle, że pojawiają się, gdy komórka bakterii znajdzie się w temperaturze wyższej o 4-5°C od tej, w której normalnie żyje. Taka temperatura nie zabija, ale gdy utrzymuje się dłużej, może stanowić zagrożenie. Nowo powstające białka szoku cieplnego chronią (nikt wtedy nie wiedział jak) komórkę przed szkodliwym wpływem podwyższonej temperatury. Wkrótce okazało się, że białka szoku cieplnego nie są jedynie specjalnością bakterii. Wytwarzają je również ludzkie komórki, np. wtedy kiedy atakuje nas wysoka gorączka. Białka hsp należą do najstarszych ewolucyjnie systemów ochronnych w komórce. Ludzkie białka hsp są tak podobne do bakteryjnych, że układ odpornościowy człowieka potrafi je pomylić i zdarza się czasem, że przeciwciała atakują białka hsp własnego organizmu (prawdopodobnie zjawisko to leży u podstaw niektórych chorób zwanych autoimmunizacyjnymi).

MIKROSKOPIJNE PRZYZWOITKI

Badania białek szoku cieplnego nabrały rozmachu, kiedy okazało się, że powstają w organizmie narażonym na działanie różnorodnych szkodliwych czynników, nie tylko temperatury. Można powiedzieć, że rolą tych białek w sytuacji stresowej jest opieka nad innymi, niezbędnymi do życia białkami otulenie ich, niedopuszczenie do nieodwracalnych zmian, które oznaczać mogą śmierć. Ta ochronna rola spowodowała, że Ron Lasky, uczony z typowo angielskim poczuciem humoru, nazwał je komórkowymi przyzwoitkami (molecular chaperone). Jeszcze podczas badań białek opiekuńczych bakterii doktor Żylicz postawił tezę, że odgrywają one także bardzo ważną rolę w regulacji podstawowych procesów w komórce . Zapobiegają tworzeniu się lub rozbijają już utworzone wielocząsteczkowe, często nierozpuszczalne, agregaty białkowe. Upośledzenie działania białek opiekuńczych może więc leżeć u podstaw choroby Alzheimera i chorób prionowych, ponieważ w ich przebiegu obserwuje się właśnie powstawanie podobnych agregatów.

Stosunkowo niedawno odkryto dziwne zachowanie białek opiekuńczych w niektórych nowotworach. Zdrowe komórki w niekorzystnych warunkach "zwołują" białka opiekuńcze do jądra komórkowego, natomiast komórki nowotworowe "wystawiają" białka opiekuńcze na zewnątrz, w dodatku "dekorując" je peptydami bardzo krótkimi cząsteczkami białkowymi. Rodzaj użytych do dekoracji peptydów zależy nie tylko od rodzaju nowotworu, ale też od osobnika, w którego ciele rozwija się choroba. Podczas badań prowadzonych na myszach wykazano, że wstrzyknięcie szczepionki przygotowanej z takich indywidualnych "udekorowanych" białek opiekuńczych cofa wszystkie przerzuty danego nowotworu. Co więcej, mysz staje się "odporna" na powstawanie nowych.

Od trzech lat w pracowni profesora Żylicza trwają badania nad ludzkimi komórkami nowotworowymi, a także nad niektórymi genami biorącymi udział w rozwoju tych chorób. I oczywiście nie ustają prace nad wyjaśnieniem roli białek opiekuńczych w ich przebiegu. Nie będę ukrywał - mówi profesor Żylicz - że podobne badania są inicjowane na całym świecie. Jednak już wielokrotnie dobre wyniki onkologów mysich nie znajdowały swojego potwierdzenia w szpitalu, lepiej więc zaczekać z daleko idącymi wnioskami i nadziejami. Satysfakcję budzi we mnie jednak to, że białko szoku cieplnego, po raz pierwszy wydzielone i oczyszczone przeze mnie, stanie się być może szczepionką przeciwnowotworową i przeciwwirusową.

SMAK SUKCESU

Dużym osiągnięciem Macieja Żylicza było także stworzenie tzw. układu in vitro do badań białek szoku cieplnego. Polega to na zmieszaniu w probówce wyizolowanych z komórki składników niezbędnych do przebiegu badanego procesu. Układ do biochemicznych badań in vitro jest uproszczony w porównaniu z reakcjami zachodzącymi w żywej komórce, ale daje w zamian możliwość manipulowania składem mieszaniny, liczbą i stężeniem składników czy warunkami reakcji. Zrobienie układu in vitro jest trudne, często zabiera wiele miesięcy, zwłaszcza gdy trzeba pracować metodą prób i błędów.

Ryc. 1. Białka opiekuńcze asystują przy: replikacji i transkrypcji DNA (a), prawidłowym fałdowaniu się nowych białek (b) i ich transporcie do organelli (c), wydzielaniu białek poza komórkę (d) i transporcie substancji do jej wnętrza (e). Biorą udział w rozbijaniu agregatów białkowych (f), aktywacji receptorów (g) i degradacji białek (h). Umożliwiają także funkcjonowanie tzw. kompleksów MHC (i), odpowiedzialnych za prawidłowe reakcje układu odpornościowego

Kiedy taki układ udało się stworzyć prof. Żyliczowi, noblista Artur Kornberg, zaciekawiony uzyskiwanymi w Utah wynikami, zaprosił go do Zakładu Biochemii w Stanford University w Kalifornii. Badano tam, białka podobne do tych, które oczyszczał do swojego układu in vitro Żylicz. Wkrótce Kornberg zaproponował posadę w zakładanej właśnie firmie biotechnologicznej, a jeszcze później ze Szwajcarii nadeszła propozycja czteroletniego kontraktu i utworzenia własnego zespołu w Politechnice w Zurychu, znanej ze świetnych prac z zakresu biochemii i biologii molekularnej. University of Utah zaproponował profesurę. Do współpracy zapraszał także Johns Hopkins Institute z Baltimore. Świat się otworzył przed młodym polskim uczonym.

Nie wiem czemu - mówi dziś profesor Żylicz - właśnie wtedy postanowiliśmy z żoną, że wracamy. W Polsce ogłoszono amnestię dla wszystkich zaangażowanych w wydarzenia "pierwszej Solidarności". Profesor Taylor obiecywał samodzielną pracownię w swoim Zakładzie...

Po powrocie był w latach 1990-1993 Prorektorem Uniwersytetu Gdańskiego, w 1996 roku został najmłodszym wówczas członkiem korespondentem PAN. Dziś kieruje Katedrą Biologii Molekularnej na Międzyuczelnianym Wydziale Biotechnologii Uniwersytetu i Akademii Medycznej w Gdańsku. Pełni ważne funkcje z wyboru w Komitecie Badań Naukowych, jest członkiem Komitetów Naukowych PAN, w 1999 roku został wybrany przez naukową społeczność europejską pierwszym polskim członkiem prestiżowej European Molecular Biology Organization (EMBO). W tym samym roku wziął także trzyletni urlop z macierzystej uczelni, aby założyć i zorganizować pracę zespołu w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej Komórki UNESCO-PAN w Warszawie.

DOBA TO ZA MAŁO

Profesor Żylicz jest współautorem ponad 60 publikacji drukowanych w najwyższej klasy czasopismach międzynarodowych. Jego prace cytowane były ponad 4 tys. razy w publikacjach innych autorów. Wykłada, prowadzi seminaria i prace magisterskie, trzech Amerykanów i czwórka Polaków zrobili pod jego kierunkiem doktoraty. Gdyby tak jeszcze doba była trochę dłuższa...

Co by chciał robić w życiu, gdyby mógł cofnąć czas? Profesor myśli przez chwilę, potem uśmiecha się i mówi: Gdyby na studiach medycznych nie trzeba się było tyle uczyć na pamięć, to może chciałbym je odbyć. Ale nie po to, żeby być lekarzem, tylko dlatego, że pociąga mnie zdobywanie wiedzy molekularnej o człowieku. Jednak teraz też jest dobrze. Robiłbym więc chyba drugi raz to samo...