Wielki sukces Polaków! Naukowcy z Krakowa rozpracowali mikroskopijną fabrykę witaminy B2!
Międzynarodowy zespół naukowców pod kierownictwem badaczy z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego dokonał przełomu w zrozumieniu jednego z najbardziej zagadkowych procesów zachodzących w komórkach bakterii.
Badacze wyjaśnili, w jaki sposób mikroorganizmy zamykają enzymy w mikroskopijnych białkowych „klatkach”, aby skutecznie produkować witaminę B2. Mechanizm ten przez niemal 40 lat pozostawał niewyjaśniony, mimo że jego istnienie było znane naukowcom od lat 80. XX wieku.
Witamina B2, czyli ryboflawina, jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Ludzie i zwierzęta muszą dostarczać ją z pożywieniem, natomiast bakterie, rośliny i grzyby potrafią wytwarzać ją samodzielnie. Część bakterii robi to w wyjątkowo uporządkowany sposób — wykorzystując specjalne białkowe struktury przypominające nanometrowe kapsuły, w których zamykane są enzymy odpowiedzialne za produkcję witaminy. Takie rozwiązanie działa jak biologiczna miniaturowa fabryka, zwiększając wydajność procesów chemicznych zachodzących w komórce.
To ma znaczenie także dla nowoczesnych technologii medycznych i przemysłowych
Naukowcy przez lata nie byli jednak w stanie ustalić, jak dokładnie powstaje ta niezwykle precyzyjna konstrukcja. Kluczowy przełom nastąpił dopiero wtedy, gdy badacze postanowili przyjrzeć się nie gotowym „klatkom”, lecz ich niedojrzałym formom pośrednim. Dzięki wykorzystaniu nowoczesnej kriogenicznej mikroskopii elektronowej w Narodowym Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS udało się po raz pierwszy zobaczyć „otwarte” struktury w trakcie formowania. Badania wykazały, że enzymy nie trafiają do wnętrza przypadkowo. Są one przyłączane w precyzyjnych punktach konstrukcji, które utrzymują klatkę częściowo otwartą do momentu zgromadzenia odpowiedniej liczby cząsteczek. Dopiero wtedy uruchamia się molekularny mechanizm przypominający zamek, który zamyka całą strukturę i tworzy gotową biologiczną nanofabrykę.
Odkrycie ma ogromne znaczenie nie tylko dla biologii i mikrobiologii, ale również dla rozwoju nowoczesnych technologii medycznych i przemysłowych. Mechanizmy wykorzystywane przez bakterie mogą stać się inspiracją do tworzenia sztucznych nanoreaktorów zdolnych do produkcji leków, witamin czy innych cennych substancji chemicznych w sposób bardziej precyzyjny i energooszczędny. Badacze podkreślają, że natura pokazuje tutaj niezwykle zaawansowany model organizacji procesów chemicznych na poziomie molekularnym, który może znaleźć praktyczne zastosowanie w przyszłej biotechnologii i medycynie.
Wyniki badań pokazują również, jak ogromną rolę odgrywają nowoczesne technologie obrazowania w odkrywaniu procesów niewidocznych dotąd dla nauki. Dzięki nim możliwe staje się nie tylko lepsze zrozumienie funkcjonowania komórek, ale także projektowanie nowych rozwiązań inspirowanych naturą, które w przyszłości mogą znaleźć zastosowanie w farmacji, diagnostyce czy produkcji biomateriałów.
Źródło: Uniwersytet Jagielloński w Krakowie
Czytaj też: Jeden materiał, by wykryć je wszystkie! Przełom naukowców w detekcji promieniowania!
Grafika tytułowa: Indra Projects / Unsplash
