Mały robak rozwiązuje wielką zagadkę

Badania na niewielkim, pozbawionym układu krwionośnego robaku o łacińskiej nazwie Caenorhabditis elegans pomogły w odkryciu mechanizmu umożliwiającego przeprowadzenie ważnego etapu syntezy hemoglobiny. Proces ten był dla biologów przez długi czas zagadką.

Dotychczas, pomimo licznych analiz komputerowych, nie było jasne, w jaki sposób zawierająca jon żelazowy cząsteczka hemu łączy się z cząsteczką globiny, tworząc w ten sposób hemoglobinę - najważniejsze białko przenoszące tlen we krwi człowieka. I choć w organizmie należącego do nicieni C. elegans hem i globina nie łączą się ze sobą (mimo że hem jest przez niego pobierany z otoczenia, a globinę wytwarza sobie sam), dokładne poznanie fizjologii robaka pomogło rozwiązać tę łamigłówkę.

W toku badań odkryto, że u nicienia białkiem kluczowym dla transportu cząsteczek hemu w organizmie jest produkt genu nazwanego HRG-1, wspólnego (choć nieco odmiennego) dla ludzi i C. elegans. W związku z tym postanowiono zbadać funkcję tego genu u innych zwierząt, które wytwarzają w swoim organizmie krew. W tym celu usunięto HRG-1 u innego organizmu, ryby zwanej danio pręgowanym (Danio rerio), aby porównać procesy fizjologiczne zachodzące u niej i u "normalnych" osobników. Zaobserwowano, że w wyniku braku aktywności wspomnianego genu dochodziło do wielu defektów w organizmie, w tym - do ciężkiej anemii.

Kolejnym etapem eksperymentu było sprawdzenie, czy pochodząca od robaka wersja genu będzie w stanie przywrócić rybie zdrowie. Okazało się, że nawet kopia genu HRG-1 pochodząca z tak odległego ewolucyjnie organizmu jest w stanie odwrócić niekorzystne zmiany w metabolizmie. Przy okazji odkryto także, że zarówno zbyt niska, jak i zbyt wysoka aktywność wspomnianego genu może mieć negatywny wpływ na zdrowie organizmu. Oznacza to, że proces ten nie służy organizmowi, gdy nie jest ściśle kontrolowany.

Odkrycie, poza oczywistym walorem poznawczym, może także okazać się ważne dla osób cierpiących na anemię, czyli (mówiąc najprościej) niedobór hemoglobiny. Jest to najczęściej występujący na świecie niedobór żywnościowy, toteż odkrycie mechanizmów rządzących wytwarzaniem tego białka może wiele zmienić.

Caenorhabditis elegans nicień krew białko hemoglobina hem globina gen HRG-1 anemia