metabolismus | Svět2000

Vědci objevili skrytý molekulární spínač, který řídí chuť, metabolismus i funkci střev

18. 3. 2026 Iveta Mauci 0 komentářů 2 min read 62 Zobrazení cukr v krvi, diabetes, inzulín, metabolismus, protein, spínač, střeva, TRPM5

Medicína Nové Vědecké objevy

Připravit, vypnout, nenajíždět na lednici! Představte si, že máte v těle spínač, kterým můžete ovládat své chutě. Nebylo by to báječné?

Vědci z Northwesternské univerzity totiž objevili skrytý „řídicí spínač“, který se nachází uvnitř proteinu. Jeho skrytá funkce je velmi přínosná. Pomáhá totiž tělu vnímat chuť, kontroluje hladinu cukru v krvi a dokonce chrání střeva. Dokáže zapnout, vypnout, nebo dokonce přebít klíčový protein přímo v buňkách.

Tento přepínač se nachází uvnitř proteinu TRPM5. Může fungovat stejně jako akcelerátor, ale také jako brzda. Důležitá je závislost na molekule, která se na něj váže.

Vědci dosud předpokládali, že TRPM5 se může aktivovat pouze tehdy, když se uvnitř buněk zvýší hladina vápníku. Nová studie však odhaluje, že malé molekuly můžou protein přímo ovládat! A vápník k tomu vůbec není potřeba.

Vědci identifikovali dvě molekuly. Jednu, kteráTRPM5 aktivuje a druhou, která se váže na přesně stejné místo, ale zároveň ji vypíná, což odhaluje systém dvojího použití.

Protože TRPM5 hraje klíčovou roli v biologických procesech, které propojují chuť, metabolismus a zdraví střev, otevírá tak nové možnosti terapeutického vývoje. Mezi potenciální aplikace patří zvýšení uvolňování inzulínu pro zlepšení kontroly glukózy u diabetu, modulace vnímání chuti pro omezení chuti na jídlo a regulace imunitní signalizace střeva pro snížení zánětu.

„TRPM5 se podílí na metabolických poruchách, včetně diabetu 2. typu a obezity. Pokud vědci dokážou identifikovat léky, které tento kanál aktivují, mohli by podpořit produkci inzulínu k léčbě onemocnění, které mají problémy s tvorbou inzulínu.

Nyní, když vědci znají celkovou architekturu TRPM5 a vědí, jak jej aktivovat a inhibovat, poskytují tím základ pro budoucí vývoj léků.

***Popis: Tato ilustrace ukazuje, jak kanál TRPM5 funguje jako kontrolní stanoviště s dvojím účelem.***

TRPM5 působí jako zesilovač signálu a nachází se uvnitř mnoha typů buněk. Když je otevřený, umožňuje průtok sodíkových iontů, což pomáhá buňkám vysílat elektrické signály, které řídí klíčové biologické procesy. Na jazyku pomáhá detekovat sladké, hořké a umami chutě. Ve slinivce břišní podporuje uvolňování inzulínu po jídle. A ve střevě pomáhá vnímat živiny a regulovat imunitní obranu.

Tým také zjistil, že když molekula aktivuje TRPM5, stává se extra citlivou na vápník a reaguje na drobné změny, které by ji normálně neovlivnily. To ukazuje, že kapsa protein nejen řídí, ale může ho i velmi rychle nabít.

Zdroje: https://www.nature.com/articles/s41589-025-02097-7; studii vedl Wei Lü ze společnosti Northwestern spolu s Juanem Duem, https://news.northwestern.edu/stories/2026/01/hidden-molecular-switch-controls-taste-metabolism-and-gut-function?fj=1

dna, evolution, dinosaur, robot, cyborg, primeval times, t-rex, technology, digitization, helix, research, medical, science, genetically, dna strand, dna helix, discovery, development, coding, dna, dna, dna, dna, dna, evolution, evolution, evolution, evolution, robot, robot, robot, genetically, dna strand, dna strand, dna strand, dna helix, coding

Jak vznikl život na Zemi? Možným vědeckým vysvětlením je metabolismus

21. 7. 2025 Iveta Mauci 2 min read 270 Zobrazení buňky, evoluce, metabolismus, vznik života, Země

Evoluce Nové Výzkum Země

Jak se z neživé hmoty zrodily živé buňky? V okamžiku evoluce se anorganická hmota stala organickou a neživá hmota živou. Jak k tomu ale došlo patří k největším záhadám lidstva. To je možné řešení…

Vědci dosáhli klíčového kroku k pochopení toho, jak vznikl první buněčný život na Zemi, který nakonec vedl k zrození člověka. Vědci momentálně pracují na vývoji syntetických buněk, které napodobují živé buňky a doufají, že odhalí stopy, které můžou odpovědět.

I když neexistuje jediná definice života, v biologii se opakují tři prvky:

kompartmentalizace – bariéra, která odděluje vnitřek buňky od okolního prostředí;
metabolismus – tvorba a rozklad molekul pro provádění buněčných funkcí; a
selekce – proces, při kterém jsou určité molekuly upřednostňovány před jinými.

V minulosti se vědci zaměřovali na kompartmentalizaci, tedy rozdělení na oddíly, sekce nebo kompartmenty, nikoli na metabolismus. I když je tento cyklus budování a rozkládání molekul klíčovým aspektem toho, jak živé buňky reagují na podněty z prostředí, jak se replikují a jak probíhá jejich vývoj.

Vědci z Kalifornské univerzity v San Diegu navrhli systém, který syntetizuje buněčné membrány a zahrnuje metabolickou aktivitu.

Buňky, které postrádají metabolickou síť, jsou zablokované. Nejsou schopné se přestavovat, růst ani dělit. Lipidy jsou mastné sloučeniny, které hrají klíčovou roli v mnoha buněčných funkcích. V živých buňkách slouží lipidové membrány jako bariéry, které oddělují buňky od vnějšího prostředí. Lipidové membrány jsou dynamické a schopné se přestavovat v reakci na buněčné požadavky.

Jako klíčový krok k pochopení vývoje živých buněk může být systém, v němž lipidy nejen vytvářejí membrány, ale prostřednictvím metabolismu je také rozkládají. Systém, který vytvořili, byl abiotický, což znamená, že použili pouze neživou hmotu. To je důležité pro pochopení toho, jak mohl vzniknout život na prebiotické Zemi, kdy existovala pouze neživá hmota.

Vědci se snažili odpovědět na základní otázku: Jaké jsou minimální systémy, které mají vlastnosti života?

Chemický cyklus, který vytvořili, využívá chemické palivo k aktivaci mastných kyselin. Mastné kyseliny se poté vážou na lysofosfolipidy, čímž vznikají fosfolipidy. Tyto fosfolipidy spontánně tvoří membrány, ale bez paliva se rozkládají a vracejí se k mastným kyselinám a lysofosfolipidovým složkám. A cyklus začíná znovu.

Nyní, když ukázali, že dokážou vytvořit umělou buněčnou membránu, chtějí pokračovat v přidávání vrstev složitosti, dokud nevytvoří něco, co má mnohem více vlastností, které si spojujeme se „životem“.

Umělecké ztvárnění znázorňující vír energie a to, jak se určité lipidy a mastné kyseliny spojují a tvoří membránu. Proces je cyklický, složky se spojují a oddělují a energie se přidává a odebírá.

https://www.eurekalert.org/multimedia/1083010; https://www.nature.com/articles/s41557-025-01829-5

Vědci odhalili miliardový epos zapsaný do chemie života

29. 5. 2024 Iveta Mauci 0 komentářů 4 min read 404 Zobrazení buňky, chemie, metabolismus, srdce, umělé látky, věda, vesmír, vznik života, Země, život

Nové Věda Vesmír

Nový výzkum od ELSI sleduje historii metabolismu od prvotní Země až po současnost (zleva doprava). Historie objevování sloučenin v průběhu času (bílá čára) je cyklická, téměř se podobá EKG.

Metabolismus je „bušícím srdcem buňky“. Studie Technologického institutu v Tokiu ukazuje, že k přeměně jednoduchých geochemických sloučenin na složité molekuly života je zapotřebí pouhá hrstka „zapomenutých“ biochemických reakcí.

Země byla v rané fázi bohatá na jednoduché sloučeniny. Jako je sirovodík, čpavek a oxid uhličitý. Molekuly, které obvykle nebyly spojeny s udržením života. Před miliardami let se časný život spoléhal na tyto jednoduché molekuly jako na zdroj suroviny. Jak se život vyvíjel, biochemické procesy postupně přeměňovaly tyto prekurzory na sloučeniny, které se zde nacházejí dodnes. Tyto procesy představují nejranější metabolické dráhy.

Aby mohli vědci modelovat historii biochemie, potřebovali výzkumníci ELSI inventář pro všechny známé biochemické reakce. Aby pochopili, jaké druhy chemických reakcí, je schopný život provádět. Obrátili se na databázi Kjótské encyklopedie genů a genomů, která katalogizovala více než 12 000 biochemických reakcí. S reakcemi v ruce začali modelovat postupný vývoj metabolismu.

Předchozí pokusy modelovat evoluci metabolismu tímto způsobem soustavně selhávaly při výrobě nejrozšířenějších komplexních molekul používaných současným životem. Důvod však nebyl zcela jasný. Stejně jako dříve, když výzkumníci spustili svůj model, zjistili, že lze vyrobit pouze několik sloučenin. Jedním ze způsobů, jak obejít tento problém: obnovit zastavený proces. Poskytnout systému ručně doplněné moderní sloučeniny. Výzkumníci zvolili jiný přístup: Chtěli zjistit, kolik reakcí chybí. A jejich lov je zavedl zpět k jedné z nejdůležitějších molekul celé biochemie: adenosintrifosfátu (ATP).

Foto: ESO
Co je to za duhovou bublinu uprostřed vesmíru?
$galaxy, black hole, universe, fractal, stars, milkyway, cosmos, black hole, black hole, black hole, black hole, black hole, milkyway, milkyway$ Foto: Ilustrační_SkieTheAce/Pixabay
Fermilab přepisuje fyziku magnetické anomálie v „prázdném“ prostoru
Foto: Ilustrační_Terranaut/Pixabay
Temná hmota se možná vyskytuje ve dvou skupenstvích a proto není všude

ATP je buněčný energetický nukleotid, který může být použitý k řízení reakcí, jako je tvorba bílkovin. ATP je zcela zásadní pro funkci všech známých buněk, které by se jinak ve vodě nevyskytovaly. Má však jedinečnou vlastnost: pokud není ATP již přítomen, neexistuje žádný jiný způsob, jak vyrobit současný život. Cyklická závislost na ATP byla důvodem, proč se model zastavil.

Buněčný energetický nukleotid

Jak by se dalo toto „úzké místo ATP“ vyřešit? Jak se ukázalo, reaktivní část ATP je pozoruhodně podobná anorganické sloučenině polyfosfátu. Umožněním reakcí generujících ATP používat polyfosfát místo ATP, úpravou celkem pouhých osmi reakcí. To by stačilo k dosážení téměř celého současného metabolismu jádra. Vědci pak mohli odhadnout relativní stáří všech běžných metabolitů a klást důrazné otázky o historii metabolických drah.

Jednou z takových otázek je, zda byly biologické dráhy vytvořené lineárním způsobem, ve kterém se postupně přidává jedna reakce za druhou. Nebo zda se reakce drah vynořily jako mozaika, ve které se spojují reakce nesmírně odlišného věku. tvořit něco nového. Vědci to dokázali kvantifikovat a zjistili, že oba typy drah jsou téměř stejně běžné v celém metabolismu.

Ale vraťme se k otázce, která inspirovala studii. Kolik biochemie se ztratí v čase? „Možná to nikdy nebudeme vědět přesně, ale náš výzkum přinesl důležitý důkaz: pouze osm nových reakcí, které všechny připomínají běžné biochemické reakce, je potřeba k přemostění geochemie a biochemie, říká Smith.“ „To nedokazuje, že prostor chybějící biochemie je malý, ale ukazuje to, že i reakce, které zanikly, mohou být znovu objevené ze stop, které po sobě zanechala moderní biochemie,“ uzavírá Smith.

Odkaz:

Joshua E. Goldford ^1,2,3,*,# , Harrison B. Smith ^3,4,# , Liam M. Longo ^3,4,# , Boswell A. Wing ⁵ a Shawn Erin McGlynn ^{3,4,6, *}, Primitivní purinová biosyntéza spojuje starověkou geochemii s moderním metabolismem, Nature Ecology & Evolution, DOI: 10.1038/s41559-024-02361-4

Divize geologických a planetárních věd, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA
Physics of Living Systems, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA
Blue Marble Space Institute of Science, Seattle, WA, USA
Institut vědy o životě Země, Tokyo Institute of Technology, Tokio, Japonsko
Katedra geologických věd, University of Colorado, Boulder, CO, USA
Výzkumný tým biofunkčních katalyzátorů, RIKEN Center for Sustainable Resource Science, Wako, Japonsko

Technologický institut v Tokiu, stojí v popředí výzkumu a vysokoškolského vzdělávání, jako přední univerzita pro vědu a techniku v Japonsku.

Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS. Vědecká studie byla publikovaná v Nature Ecology & Evolution , DOI:10.1038/s41559-024-02361-4.