Vedci zistili, že telo si zásoby cukru riadi úplne inak, než sme si mysleli. Objavili mechanizmus, o ktorom biológia desaťročia nevedela
Vedci zistili, že telo si zásoby cukru riadi inak, než sme si mysleli. Ubikvitín sa vie pripájať aj na glykogén, čo môže raz pomôcť pri chorobách spojených s jeho hromadením.
Možno si nad tým nikdy nepremýšľal, no čo sa v skutočnosti deje s cukrom v tvojom tele po jedle? Vedci z austrálskeho ústavu WEHI práve objavili mechanizmus, ktorý môže výrazne prepísať doterajšie predstavy o tom, ako telo skladuje a riadi zásoby cukru.
Telo totiž využíva prekvapivý systém na reguláciu glykogénu, teda zásobnej formy cukru. Nie je to cukor, ktorý ti práve koluje v krvi. Glykogén si môžeš predstaviť skôr ako energetickú rezervu, ktorú si telo odkladá najmä v pečeni a svaloch, aby z nej mohlo čerpať vtedy, keď jedlo neprichádza.
Bunková značka, ktorú vedci poznali desaťročia, dostala úplne novú úlohu
Kľúčom k tomuto objavu je ubikvitín, malý proteín, ktorý v bunke funguje trochu ako molekulárna nálepka. Vedci ho doteraz poznali najmä v súvislosti s proteínmi, napríklad keď bunka potrebuje označiť poškodené alebo nepotrebné bielkoviny, aby ich mohla rozložiť a znovu využiť.
Lenže teraz sa ukázalo, že ubikvitín sa nemusí pripájať iba na proteíny. Výskumníci zistili, že sa vie naviazať aj priamo na glykogén. A práve tu prichádza prekvapenie. Glykogén nie je proteín, ale cukor, takže ide o mechanizmus, ktorý doterajšie učebnicové vysvetlenie výrazne rozširuje.
„Je celkom pravdepodobné, že kvôli našim zisteniam bude potrebné zmeniť učebnice biológie. Odhalili sme druhú cestu, kde možno glykogén priamo regulovať, pravdepodobne podľa potreby,“ hovorí profesor David Komander, vedúci výskumu.
Zistenia vyšli v prestížnom časopise Nature, čo naznačuje, že nejde len o drobný laboratórny detail. Vedci tým otvorili otázku, či telo nevyužíva ubikvitín ako oveľa širší regulačný nástroj, než sa doteraz predpokladalo.
Neprehliadni
Prebytočný glykogén v tele môže stáť za vážnymi chorobami. Vedci chcú zasiahnuť priamo zásoby cukru
Glykogén sám o sebe nie je nepriateľ. Telo ho potrebuje ako zásobu energie. Problém vzniká vtedy, keď sa ho v bunkách hromadí priveľa alebo keď ho telo nevie správne rozkladať. Vtedy sa z užitočnej rezervy môže stať záťaž, ktorá súvisí s cukrovkou, obezitou, ochoreniami srdca či pečene.
Existuje aj skupina vzácnych dedičných ochorení, ktoré sa označujú ako choroby ukladania glykogénu, známe aj ako glykogenózy. Pri nich telo nedokáže glykogén správne vytvárať alebo odbúravať, takže sa môže hromadiť tam, kde spôsobuje poškodenie. Pre laika si to môžeš predstaviť ako sklad energie, ktorý sa síce plní, ale telo z neho nevie normálne vyberať.
Doterajšie liečby sa väčšinou nesnažia zasiahnuť priamo samotný glykogén. Aj moderné lieky ako Ozempic ovplyvňujú hladinu cukru skôr nepriamo, cez hormonálnu reguláciu chuti do jedla, inzulínu a metabolizmu. Nový objav je zaujímavý práve tým, že naznačuje možnosť zasiahnuť hlbšie, priamo do zásobnej formy cukru.
„Bez možnosti regulovať samotný glykogén je ťažké bojovať proti jeho hromadeniu, čo je základnou príčinou mnohých chorôb. Preto je naša štúdia vzrušujúca. Našli sme spôsob, ako ísť priamo k zdroju,“ vysvetľuje profesor Komander.
Nová technika NoPro-clipping ukázala, ako sa ubikvitín pripája na glykogén
Objav bol možný len vďaka novej technike nazvanej NoPro-clipping, ktorú výskumný tím vyvíjal štyri roky. Táto metóda umožňuje zachytiť pripájanie ubikvitínu na neproteínové molekuly pomocou hmotnostnej spektrometrie. Zjednodušene povedané, ide o veľmi presný spôsob, ako odhaliť molekulárne zmeny, ktoré boli predtým pre vedcov prakticky neviditeľné.
Marco Jochem, hlavný autor štúdie, opisuje silu tejto techniky: „Nielen že dokážeme detegovať ubikvitinovaný glykogén, odhalili sme aj ubikvitinované metabolity ako glycerol a spermín, ktoré sme objavili prvýkrát vo všetkých našich bunkách.“
Bez tejto metódy by celý proces pravdepodobne zostal skrytý. Vedcom totiž umožnila skúmať časť bunkovej regulácie, ktorú doterajšie techniky zamerané najmä na proteíny jednoducho obchádzali.
Počas hladovania telo míňa glykogén. Vedci zistili, že vtedy pribúdajú ubikvitínové značky
Najpozoruhodnejšie výsledky priniesol experiment s myšami. Vedci sledovali, ako sa ubikvitín pripája na glykogén v pečeni počas jedenia a hladovania. Pečeň je pritom dôležitá preto, že funguje ako veľký energetický sklad. Keď má telo po jedle cukru dosť, časť si uloží ako glykogén. Keď jedlo neprichádza, začne z tejto zásoby postupne čerpať.
Výskumníci zistili zaujímavú vec. Keď myši hladovali a potrebovali energiu, množstvo glykogénu v pečeni klesalo. Súčasne sa však zvyšoval počet ubikvitínových značiek na glykogéne, ktorý v pečeni ešte zostával. Inými slovami, čím viac telo siahalo na svoje zásoby cukru, tým výraznejšie sa na nich objavovala táto molekulárna značka.
To naznačuje, že ubikvitín môže byť súčasťou riadenia rozkladu glykogénu. Nemusí ísť len o pasívny sprievodný jav, ale o mechanizmus, ktorý bunke pomáha určiť, kedy má so zásobným cukrom ďalej pracovať. Zjednodušene povedané, telo si možno glykogén nielen ukladá a míňa, ale zároveň si ho aj označuje, aby vedelo, čo s ním má spraviť.
Zníženie glykogénu v bunkách môže ukázať nový smer liečby chorôb zo zásobného cukru
Výskumníci spravili ešte jeden dôležitý krok. Keď v bunkách zvýšili ubikvitináciu glykogénu, jeho hladina klesla. To znamená, že nešlo iba o pozorovanie zvláštnej značky na zásobnom cukre. Vedci zároveň ukázali, že keď sa táto značka objaví vo väčšej miere, bunka môže s glykogénom začať pracovať inak a jeho množstvo sa zníži.
Práve preto je tento objav zaujímavý z pohľadu budúcej liečby. Zatiaľ však nejde o hotový liek ani o terapiu, ktorú by bolo možné zajtra podať pacientom. Ide skôr o nový smer, ktorý ukazuje, že choroby spojené s nadmerným ukladaním glykogénu by sa raz možno dali riešiť priamo pri zdroji problému.
Obzvlášť dôležité to môže byť pri glykogenózach, pri ktorých telo nevie zásobný cukor správne vytvárať alebo rozkladať. Glykogén sa potom môže ukladať v pečeni, svaloch alebo iných tkanivách a spôsobovať vážne zdravotné problémy. Ak by vedci dokázali tento proces bezpečne ovplyvniť, otvorilo by to úplne novú oblasť liečby.
„Ubikvitín je skutočne neopísaný hrdina, ktorý celý čas ticho pracuje v pozadí a udržiava nás nažive,“ hovorí spoluautor Dr. Simon Cobbold.
Ubikvitín na glykogéne nemusí byť jediným prekvapením. Vedci našli značky aj na ďalších molekulách
Objav sa pritom nekončí pri glykogéne. Výskumníci zachytili ubikvitín pripojený aj na ďalšie neproteínové molekuly, konkrétne na glycerol a spermín. Pre biológiu je to dôležité preto, že ani tieto molekuly nepatria medzi proteíny. Znamená to, že ubikvitín môže v bunke fungovať oveľa širšie, než sa doteraz predpokladalo.
Inými slovami, vedci možno otvorili dvere do časti bunkovej regulácie, ktorú doterajšie metódy jednoducho nevideli. Ak si ubikvitín predstavíme ako značku, ktorou bunka označuje dôležité molekuly, potom sa ukazuje, že táto značka nemusí patriť iba na proteíny. Môže sa objavovať aj na látkach, ktoré sú súčasťou metabolizmu a každodennej chemickej prevádzky bunky.
Marco Jochem preto upozorňuje, že glykogén môže byť len začiatok:
„Náš objav prepisuje základné pravidlá biológie a ubikvitínovej signalizácie. A som si istý, že sme sa dotkli len vrcholu ľadovca.“
Výskumníci už podľa WEHI začali prvé diskusie s investormi o tom, ako by sa tieto zistenia mohli raz využiť v praxi. Zatiaľ však treba zostať opatrný. Medzi objavom v bunkách a liekom pre pacientov je ešte dlhá cesta. Ak sa však podarí tento mechanizmus lepšie pochopiť a bezpečne ovplyvniť, môže vzniknúť úplne nový typ liečby chorôb, pri ktorých telo nesprávne skladuje alebo odbúrava zásobný cukor.
