Naše dědičná kopírka je velmi výkonná, tvrdí vědci

DNA (ilustrační foto)
DNA (ilustrační foto)
0:00
/
0:00

Badatelé z floridské státní univerzity rozluštili záhadu, která trápila jejich kolegy desítky let. Hledali a našli v dědičné informaci myší úseky, které řídí její kopírování. Přišli také na to, že klíčový je čas, kdy se duplikát tvoří.

Přenos dědičné informace je založen na tom, že se zkopíruje molekula DNA. Jeden řetězec zůstane z původní DNA a druhý vznikne nový. „Kopírka je to velice výkonná, protože naše DNA je asi tak metr dlouhá, a to od každého z rodičů,“ říká evoluční a molekulární biolog Anton Markoš.

Proč mozkové buňky preferují geny jednoho z rodičů?

Lidský mozek (ilustrační foto)

Badatelé z Utahu ve Spojených státech zjistili, že se v některých částech mozku savců spouští verze genů jen od jednoho z rodičů. Jde o průlomové zjištění, které může nově ovlivnit studium dědičnosti i dědičných nemocí.

Aby naše buňka, která se právě dělí, zdědila obě kopie DNA, od otce i od matky, musí celý proces začít a skončit najednou. Genetický kód vědec přirovnává ke knize o 8000 stranách rozdělené do 48 sešitů. „Nesmí v nich být něco dvakrát a žádná stránka vypadnout,“ doplňuje Markoš.

Místo a čas

To, že se dědičný materiál kopíruje, víme už desítky let. Teprve díky pokusům floridských vědců se potvrdilo, že v různou dobu se genetický materiál čte různě a jinak se skládá v buňkách.

„Kopírovací zařízení je třeba navést, aby se vše spustilo najednou,“ upozorňuje vědec. I kvůli délce molekuly DNA se tento buněčný stroj nemůže napojit kamkoliv, ale jen na přesně definovaná místa.

Princip dělení dědičné informace je u všech živých organismů podobný, bakterie ho ale mají trochu jiný než rostliny, zvířata nebo my.

Vědci editují DNA prasat, aby je ochránili před zákeřnými nemocemi

Prase

Vědcům se podařilo naklonovat prasata, která jsou imunní proti jedné z nejnákladnějších světových nemocí dobytka. Tým expertů dokázal upravit prasečí DNA tak, aby odolala smrtelné nemoci napadající dýchací cesty, jež je známá jako reprodukční a respirační syndrom prasat.

Konkrétní buňka našeho těla vždy doroste, a pak se musí rozdělit. Přitom se i genetický zápis v ní musí rozdělit precizně: „Jestliže jsou na kopírovacím jevišti stovky herců, choreografie musí být neuvěřitelně přesná,“ doplňuje Markoš.

Vystřižený režisér

Během čtení DNA vidí kopírovací mašinerie úseky, které ji řeknou, kde začít, jako bychom šli při četbě knihy třeba na první odstavec první kapitoly.

Vědci upozorňují, že je to důležité, zvláště když vzniká zárodek, embryo. Chyby dědičné kopírky nás ale poškozují, i když jsme starší. Zoologa Pavla Stopku práce floridských vědců oslovila hledáním místa v DNA, které režíruje průběh kopírovací akce zvané replikace.

Značkovat různé části DNA a hledat, co kde v genetickém kódu leží, je ve vědě už desetiletí běžný postup. Tentokrát vědci navíc odstranily ty úseky DNA, u nichž předpokládali, že plní režijní úkoly: „Vystřihli je pomocí CRISPR technologie a replikace najednou fungovala chaoticky,“ popisuje Stopka vyústění pokusu.

Desetitísíce prací

Na opatrnost není čas. Nové geneticky šlechtěné plodiny potřebujeme, tvrdí Agrární komora

Genetická banka živočichů, vzorek

Vědci kritizují rozhodnutí Soudního dvora Evropské unie tvrdě regulovat nejnovější metodu genetické úpravy organismů. Tzv. editace genomu umožňuje vystřihnout jeho část a upravit například zemědělské plodiny bez vložení cizí genetické informace. Zákaz může prý zbrzdit vědecký vývoj i konkurenceschopnost Evropy.

Podobnému úspěchu obvykle předcházejí stovky, tisíce až desetitisíce diplomových a disertačních prací. „Teď něco objevujeme díky novým technologiím, ale stojíme na ramenou těch, kteří to dělali před námi, “připomíná Stopka 

Objev byl založen na kombinaci práce na počítačích a v laboratoři. „Používám enzymy nebo organické látky, aby rozrušily membránu, a díky tomu se dostanu k jádru,“ vysvětluje biolog princip práce.

Vědci využili i metodu molekulární biologie, k DNA vláknu vyrobili vlákno komplementární a něj navěsili fluorescenční barvu.

Barevný režisér

Ve snaze najít režijní místa, tedy ty úseky DNA, které řídí kopírování dědičné informace, vědci různě obměňovaly geny. Než řídící úseky našli, vyzkoušeli stovky takových mutací.

„Režisér musí něco vydržet, musí režírovat, i když má kocovinu,“ přibližuje situaci s humorem Anton Markoš. Když tedy autoři studie vícekrát zkusili, co která část genetického kódu myši vydrží, nakonec našli tu, která byla pro replikaci klíčová.

Natáčení Laboratoře. Zleva Anton Markoš, Martina Mašková, Pavel Stopka, Arnošt Goldflam

Kopírování DNA v buňkách našeho těla je podmínkou života. Podle Pavla Stopky jde proto o přísně chráněný postup. Přesto při něm někdy dojde k chybám. „Většina chybných embryí je odvržena už na začátku,“ připomíná zoolog.

Špión a evoluce

Z etických důvodů vědec zdůrazňuje, že je třeba, aby biomedicínský výzkum úzce spolupracoval s evolučními biology. „Některá místa jsou náchylná k častým změnám, rekombinacím a nemusí tak vadit, když je změníme,“ říká Stopka.

Jiná místa, která jsou takzvaně pod selekcí, musí zůstat stejná. „Tak daleko jako v bondovce, kde korejskému špiónovi vyměnili celou DNA, to není,“ dodává Anton Markoš. Také podle něj dílčí úpravy genů možné jsou.

Znalost toho, jak je řízeno kopírování naší dědičné informace, je pro biomedicínu zásadní věc. Mohla by přispět k léčbě některých dědičných nemocí. Anton Markoš jako příklad uvádí pokusy vědců o výměnu genů, který vyvolávají cystickou fibrózu.

„Když mi vymění jeden gen v plicním epitelu, zemře se mnou,“ vysvětluje biolog důvody, proč jde o méně rizikovou operaci. Opatrnost je podle něj na místě při změnách DNA v pohlavních buňkách. Ty totiž zdědí následující generace.

Poslechněte si celou Laboratoř, kde evoluční a buněčný biolog Anton Markoš, zoolog Pavel Stopka a spisovatel, herec a režisér Arnošt Goldflam diskutují také o vlivu marihuany na spermie a bílkovinném zipu.

Spustit audio

Související