Ki ne gyönyörködött volna már egy verőfényben szirmát bontó, színpompás virágban? A legtöbben hamar napirendre is térünk a természet e csodája fölött. A miért-korszakát élő kisgyermek azonban - no meg egy-egy kíváncsi kutató - elgondolkodik azon: vajon honnan tudja a növény, hogy süt a nap, hisz nincs is szeme, s honnan tudja, hogy ilyenkor miként kell viselkednie? Nagy Ferenc, az MTA Szegedi Biológiai Központjának (SZBK) világjáró biológusa - az USA, a németországi Freiburg, Gödöllő és a Tisza-parti város közötti cikázásai szünetében, egy-egy laboratórium csöndjében megpihenve évtizedek óta arra keresi a választ, milyen szabályozómechanizmusok felelősek a növény különböző fejlődési szakaszainak beindításáért, s miféle fényérzékelő szerv ad utasítást neki erre.
Látszólag merőben más témával foglalkozik a Szegedi Tudományegyetem bőrklinikájának igazgató professzora, Kemény Lajos, miközben munkatársaival azt igyekszik kideríteni, milyen folyamat révén alakul ki az ember bőrében válaszreakció a fény hatására, azaz miért barnulunk le napozás közben, s miért alakulnak ki olykor a leégés után bőrdaganatok a szervezetünkben. A növénybiológus és az orvos együttműködése szenzációs eredményre vezetett, miközben ugyanazt a mechanizmust vizsgálták növényi és emberi sejtekben.
Abból kiindulva, hogy a fényérzékelés az élővilág univerzális tulajdonsága - jellemzője az egysejtűektől a magasabb rendű növényeken, állatokon át az embernek is -, a biológus számára nyilvánvaló, hogy a fotoreceptorok kutatására modellként használhatja a növényeket. Miután ismertté vált az a molekula, amely a növényben érzékeli a fényt, föltételezték, hogy ennek megfelelője működhet az emberben is. Megérzésük nem csalt: kiderült, hogy az úgynevezett kriptokrom, amely a növényben a kék fényt "látja", az az emberben az éjszaka és a nappal közötti különbség fölfogásáért felelős, úgynevezett cirkadial óra egyik összetevője is.
A fölfedezés újabb kérdéseket is fölvetett. Tudjuk, hogy a napfény egyik eleme, az UV B-sugárzás, meghatározó hatással van az élővilágra. Szabályozza a növények növekedését, fejlődését, megjelenését, fenotípusát. Emellett azonban tisztában vagyunk azzal is, hogy ez a sugárzás mutációt okoz a sejtekben, s ez súlyos károsodásokhoz vezethet. Növényekben az anyagcsereutak drasztikus megváltozását idézi elő, melynek célja, hogy az egyre erősödő ultraibolya sugárzás káros hatásai ellen védekezzék a szervezet. Mi történik az emberrel a túlzott napozás következményeként? Az erős külső hatásra először azonnali bőrpír, bőrgyulladás a válasz. Ám ha több alkalommal, egy-egy tengerparti nyaralás során vagy a szépségszalon szoláriumában nem kellő óvatossággal tesszük ki magunkat UV B-besugárzásnak, megnő a valószínűsége, hogy rosszindulatú bőrdaganatunk keletkezik.
Mindennek ismeretében a kutatókban megfogalmazódott a kérdés: melyek azok a molekuláris folyamatok, amelyek a növényben meghatározzák a virágzás idejét, emberben pedig a napégés okozta bőrdaganatok kialakulásához vezetnek? A kutatók úgy gondolták: a növények, mint optimális kísérleti alanyok alkalmasak lehetnek az emberben is azonos folyamatok földerítésére. Egyik kutatási célként tűzték ki a receptor - a fényérzékelő molekula - azonosítását. Abból a hipotézisből indultak ki, hogy ha a növényben van ilyen, az megtalálható az emberben is. S ha ez így igaz, akkor azok a molekulák, amelyek az UV B-elnyelés utáni folyamatokért felelősek, szintén hasonlók lehetnek. Nagy Ferenc egyik eklatáns példaként említette a COP nevű enzimet, amely kijelöli azokat a fehérjéket, amelyeket a sejtek le akarnak bontani. Az elmúlt 1-2 év jelentős fölfedezése, hogy ez a COP valóban nemcsak a növényben, hanem az emberben is megtalálható, és fontos szerepet játszik a sejtben az UV-B által kiváltott folyamatok molekuláris szabályozásában. Már arra is van magyarázat, hogy miként. Az ultraibolya sugárzás hatására csökken a sejtben a COP, amely - szabályozó szerepének megfelelően -, megnöveli a védekezőmechanizmus beindításáért felelős, úgynevezett P53 fehérje szintjét. A szervezet azonban a túlzottan erős vagy tartós, káros hatások ellen egy bizonyos határon túl már nem képes küzdeni.
Van-e meggyőző bizonyíték arra, hogy ez a mechanizmus valóban úgy működik az emberben, mint a növényben? A kutatók "kifejeztették" az emberi COP-1 fehérjét egy olyan lúdlábfűben, amelyből előzőleg eltávolították a növényi COP-t. Kiderült, hogy ez az emberből származó enzim képes helyettesíteni a növény hiányzó fehérjéjét, azaz az emberi megfelelője működik növényben is. A kutatók állítják: nincs ok föltételezni, hogy ez fordítva nem igaz.
Nagy Ferenc és munkatársai a továbbiakban annak járnak utána: a COP-n kívül milyen egyéb molekulák játszanak szerepet az ultraibolya sugárzás elleni védekezési reakciók szabályozásában. Ha találnak ilyen molekulákat, ezek lehetnek a további vizsgálatok célpontjai. Hogy mi lehet mindennek a gyakorlati haszna? Olyan új terápiás módszerek kidolgozására nyílhat lehetőség, amelyek a nap káros hatásainak kivédésére alkalmasak. Az emberi gyógyászatban jelenleg olyan gyógyszereket alkalmaznak a bőrdaganatok kezelésére, amelyek a tumorok kialakulásáért felelős receptorok ellen ható, különféle antitesteket tartalmaznak, ezáltal gátolva szaporodásukat. Ha azonban ismerjük magát a betegséget okozó célmolekulákat, működésüket "blokkolva" gyógyíthatók az általuk előidézett betegségek is.
5.-es biológiakvíz: hány veséje van egy embernek? – 10 kérdés az emberi testről
Ez is érdekelhet
A növényi és emberi sejteken végzett közös molekuláris technika tehát lehetővé teheti, hogy a növénybiológiai kutatások eredményei - szükségtelenné téve az állatkísérleteket - átültethetők legyenek a bőrgyógyászatba. Az evolúciós bizonyítékként is szolgáló eredmény - a növény és ember közös tőről fakad -, a tudomány számára is új utakat nyit meg. Ezt bizonyítja például, hogy a szegedi bőrklinikán működő dermatológiai kutatócsoport vezetője, Széll Márta nem orvos: az SZBK volt növénybiológusaként jelenleg már az emberi bőrdaganatok gyógyítása érdekében kamatoztatja tudását.
Legjobban: