Čeští vědci odhalili tajemství stability DNA

• | Tisk |

Podrobnosti

Vytvořeno 03. listopad 2010

Napsal CEITEC

Genetická stabilita je termín důležitý zejména v souvislosti s nárůstem vývoje geneticky modifikovaných organismů. Aby modifikované organismy v dalších generacích nevytvářely nežádoucí varianty, které by mohly narušit ekosystém, musejí být geneticky stabilní.

Dalším důvodem je fakt, že i běžné stárnutí a jeho projevy jsou důsledkem postupné nestability genomu (omezená schopnost sebeoprav buněk, náchylnost k nemocem, apod.). Onkologická onemocnění jsou také mutací buňky v důsledku nestability její genetické informace.

Vědci z Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity zkoumali právě podmínky stability genomu a objevili tak dosud neznámý mechanismus, který má na genetickou stabilitu zásadní vliv. Našli ho přitom na místě, kam se už dívali mnozí před nimi.

Narušení chromatinu zapříčiní poškození celé DNA

Klíčovým aktérem objevu je tzv. chromatin – komplex DNA a bílkovin. Jeho hlavní funkcí je zmenšovat objem až několikametrového vlákna DNA, nositelky genetické informace, do prostoru o velikosti několika mikrometrů v jádře buněk. Nebo spíše mělo se za to, že je to jeho hlavní funkcí. Výzkumy posledních desetiletí ukázaly, že má na starosti také vypínání a zapínání různých genů například během adaptace na vnější prostředí nebo při vývoji jedince.

Novinkou, se kterou nyní přišli vědci CEITECu z výzkumného programu Genomika a proteomika rostlinných systémů, je objev další dosud neznámé funkce chromatinu: zdá se, že má zásadní význam i pro udržení stability genetické informace uložené v DNA. Pokud je totiž narušen proces sestavování chromatinu při replikaci DNA, dojde k poškození DNA, které se navíc v dalších generacích prohlubuje.

„Že je sestavování chromatinu velmi podstatné pro regulaci aktivity genů se ví už dlouho, nikdo si ale asi nepředstavoval, že by narušení tohoto procesu mohlo mít za následek nejen umlčení genetického materiálu, nýbrž přímo jeho odstranění z genomu,“ uvedl jeden z autorů výzkumu Jiří Fajkus z výzkumného programu Genomika a proteomika rostlinných systémů.

Objev přišel až s dalšími generacemi mutantů

Zdá se tedy, že nejen, že sekvence DNA do značné míry předurčuje strukturu chromatinu, který společně s bílkovinami vytváří, ale narušení sestavování chromatinu může zpětně spouštět eliminaci určitých sekvencí DNA z genomu. „V podstatě jde o přidání jedné nové zpětné šipky do známých učebnicových schémat genetiky a epigenetiky,“ shrnuje Jiří Fajkus.  

Na mechanismus se vědcům podařilo narazit díky pozorování několika generací zmutované rostliny Huseníček rolní (Arabidopsis thaliana). Tato rostlina byla již mnohokrát studována, jedná se o první rostlinu, jejíž DNA byla plně „přečtena“ a zaznamenána. Výzkumníky po celém světě ale dříve zajímal jen okamžitý efekt mutace a nenapadlo je sledovat, co se děje s následnými generacemi mutantních potomků. Brněnští vědci tak díky své pečlivosti objevili nejen nový genetický mechanismus, ale našli i ideální modelový systém, na kterém lze studovat stabilitu či nestabilitu genetické informace uložené v DNA.

 „Je to první rostlinný model a vůbec první vyšší organismus, na kterém by se dal tento typ nestability genomu studovat,“ doplnila Iva Mozgová, doktorská studentka, která je hlavní autorkou objevu.

Tyto mechanismy jsou stejné pro rostliny i člověka

Poznatek může být využitelný nejen pro oblast rostlinné říše, ale i pro člověka. Že byl mechanismus odhalený na rostlině, přitom nemusí při přenosu poznatků vůbec vadit. Díky tomu, že se jedná o mechanismy, které se utvářely na samém počátku evoluce organismů, jsou velmi pravděpodobně univerzální.

Dá se tedy očekávat, že objev by mohl být v budoucnu využitelný nejen při vývoji stabilních a tedy bezpečných geneticky modifikovaných organismů, ale uplatnění by mohl najít i v medicíně při prevenci a léčbě nemocí souvisejících s nestabilitou genomu nebo k potlačení či zpomalení procesů stárnutí.