„Pan řídící“ replikace  
Že všechny buňky s jádrem mají kompletní genovou výbavu a celý život se trmácejí i s geny, které k výkonu svého povolání nepotřebují, už víme dlouho. Víme i jak to dělají, když na ně přijde dělení a své dcery všemi geny chtějí spravedlivě podělit. Víme, jak DNA vlákno replikují a dělají z něj dvě. Co ale tuto replikaci řídí a určuje kde a kdy začít, aby z toho nebyl chaos? Tak na to se genetici snaží přijít už desetiletí. Nyní se na partu z Floridy usmálo štěstí.

O replikaci už ledasco víme

Že dvoušroubovici je nejprve potřeba rozplést, aby vznikla „vidlička“, že se vlákno musí nejprve přestřihnout a po zkopírování zase na konci ukončit,… a že při tom asistuje celá řada enzymů: DNA polymerázy (těch už známe patnáct), DNA ligáza, DNA primáza, helikáza  (topoizomeráza). O těch všech už víme, co dělají i jak to dělají. Je tu ale jeden problém. Syntéza nového vlákna u nás obratlovců běží rychlostí okolo padesáti nově připojených nukleotidů za sekundu (3000 za minutu). Je to sice pořádný cvrkot, ale nepotřebujeme ani kalkulačku, abychom si spočítali, že když máme v genomu přes tři miliardy písmen (nukleotidů), trvala by replikace každé buňky okolo dvou let...

 

Jiao Sima, první autorka publikace s objevem rozhodujícího elementu procesu replikace. Kredit: FSU.
Jiao Sima, první autorka publikace s objevem rozhodujícího elementu procesu replikace. Kredit: FSU.

Příroda si to vyřešila -  spouští si v buňkách replikaci na zhruba tisíci míst současně. To ale znamená, že v řádu sekund by se  mohly začít v jádru buňky kupit tisíce krátkých vláken. Ty je třeba okamžitě poslepovat, jinak by to dopadlo jako v sáčku s tisícem tkaniček od bot. Právě o této fázi replikace toho zatím víme žalostně málo. Jisté je, že kromě již námi zmiňované party specializovaných enzymů musí při replikaci asistovat ještě nějací „čeledíni“ z řad proteinů, kteří dávají pozor, aby z toho byl orchestr. Jednotlivé kroky replikace se musí správně načasovat, jinak enzymy budou vyrábět části řetězců „na sklad“. A buňka žádné sklady nemá. A navíc je potřeba při spojování řetězců nedělat chyby. Jde o přepis pro organismus hodně důležitých informací,  jakýchsi „vět“,  ty nelze spojovat jak se zrovna komu namane.  Je tedy stále zřetelnější, že v tomto našem schématu nám stále ještě něco chybí - nějaký „pan řídící“, který by určoval, kde a kdy začít, aby se z replikace nestal stav připomínající poslední zvonění před prázdninami.

 

Jako mnoho jiných, také devatenáctičlenný kolektiv výzkumníků pod vedením zkušeného genetického harcovníka Davida Gilberta z Florida State University se pokoušel v savčí buňce nějaký řídící element odhalit. Tentokrát k jeho dopadení použili vysoce sofistikovaný enzymatický nástroj  CRISPR. Princip hledání přitom byl zcela prostý. Řídili se heslem: „když nevíš, k čemu to tam je, tak do toho flákni kladivem a ono se to někde projeví“. Tím kladivem byl CRISPR. Je na stříhání a ničení vybraných úseků DNA zcela ideální. Provedli s ním stovky pokusů a poničili hodně lokalit v DNA myších buněk. Marně.

 

David Gilbert, profesor molekulární biologie, vedoucí kolektivu, kterému se podařilo zvláštní úseky DNA molekul řídících replikaci odhalit. Kredit: Bruce Palmer / FSU
David Gilbert, profesor molekulární biologie, vedoucí kolektivu, kterému se podařilo zvláštní úseky DNA molekul řídících replikaci odhalit. Kredit: Bruce Palmer / FSU

Jiao Sima, křehká  dívenka a první autorka publikace na svých stránkách napsala, že teprve až když už to málem vzdali, přišel obrat. V mikroskopu poskytujícím 3-D obraz ve vysokém rozlišení si u jednoho segmentu DNA všimli tří sekvencí, které se často navzájem dotýkaly. I na ně zkusili svoje „kladivo“. Když podezřelou oblast odstranili, ukázalo se, že to je trefa do černého. Stali se prvními na světě, kterým se podařilo spatřit a odhalit sekvence v genomu DNA, které dirigují chromatinovou strukturu, která nejen že řídí chování vlákna DNA uvnitř buněk. I jeho skládání, což by také ještě nebylo tak převratné, ale nově objevená  oblast umí ještě něco. Autoři studie hovoří o „elementu řídícím začátek replikace" a použili pro něj zkratku ERCE. Vy, kteří jste v genetice zběhlí, tušíte, že mají na mysli cis-regulační elementy.

 

Že jde skutečně o našeho „pana řídícího“, zmíněného v názvu článku, vyplynulo z toho, že kromě organizace 3-D chromatinové struktury, kterážto umožňuje spustit replikaci, v chromozomových doménách toto spouštění replikace také časuje. Všechny zmíněné jednotlivosti spolu souvisí a dost dobře je od sebe oddělit ani nejde, takže se dá říci, že „pan řídící“ není jediný, je „trojjediný“.

 

Bez elementu ERCE se replikace nekoná. Kredit: Sima, et al., Cell, 2018.
Bez elementu "ERCE" (růžově) se replikace nekoná. Kredit: Sima, et al., Cell, 2018.

Další filatelie tripletů

I to se od oponentů lze pod článkem v diskusi lze dočíst. K tak konfrontačnímu názoru je potřeba dodat. Že jde o filatelii v té části molekuly DNA, o níž jsme ještě nedávno byli přesvědčeni, že je naprosto zbytečná a říkali jí „junk DNA“ (odpad). Je pravdou, že nynější objev „teď hned“ žádné praktické využití nemá, ale odhalení elementu s tak významnou funkcí lze považovat za významný milník v poznávání základů života. Na praktické využití sekvencí majících pod palcem dočasné prostorové struktury DNA v budoucnu jistě také dojde. A nebude to jen v kouzlení s dnes tak zavrhovanými GMO. Poznáním „časovače“ se dostáváme k tomu, co už genetici nějakou dobu tuší. Že totiž špatná návaznost při replikaci je prvopočátkem celé řady chorob. Poznatek z Floridy podporuje představu, že by nyní odhalený „pan řídící“ s porouchanou některou ze svých „trojjediností“, mohl páchat v přepisu pokynů pro buňky haldu nesmyslů a to již na samém začátku života buněk. A nejspíš i to nám cestu pozemským slzavým údolím klikatí peripetiemi s rakovinou. Nynější objev nás možná posunul o něco blíź k případné budoucí léčbě.


Zavěr

Objev Gilbertovy party není takovou novinkou, za jakou se označuje. Na to, že když se předloha kopíruje s jistým časovým odstupem, vzniká něco zcela nového, přišla už před Američany naše politická reprezentace. Asi nejdál to naši borci dotáhli s univerzitním zázemím plzeňských práv.


Literatura

Jiao Sima, et al.: „Identifying cis Elements for Spatiotemporal Control of Mammalian DNA Replication“, Cell, December 27, 2018, DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.11.036

Datum: 02.01.2019
Tisk článku

Sémiotické primitivy v konstrukci gramatik - Faltýnek Dan
 
 
cena původní: 220 Kč
cena: 185 Kč
Sémiotické primitivy v konstrukci gramatik
Faltýnek Dan
Související články:

Klíčník našeho genomu     Autor: Josef Pazdera (07.02.2018)
Tatínkovy vzpomínky zapsané do spermií     Autor: Josef Pazdera (12.11.2018)
Léčba chimerickým antigenním receptorem     Autor: Josef Pazdera (06.12.2018)



Diskuze:

Re:

Marek Zelenka,2019-01-06 13:41:54

Aneb žádný objekt ani proces nemůže existovat bez řízení :-)

Odpovědět

Viera, alebo bláznovstvo ateizmu

Viktor Realita,2019-01-04 06:01:54

Ak v terajšej dobe to všetko vidíme, teda čo všetko sa deje v bunkách a ako je to inteligentne riadené, čo nás privádza k úžasu, tak potom naozaj neviem, čo vedie vzdelaných ľudí si myslieť, že sa to všetko vyvinulo samovoľne a náhodne z neživej hmoty. To je proste katastrofa si toto myslieť.

Odpovědět


Re: Viera, alebo bláznovstvo ateizmu

Milan Krnic,2019-01-04 14:26:12

Už jsi našel někoho, kdo to tvrdí?

Odpovědět

Ateistická víra

Daniel B.,2019-01-03 14:05:58

Ateisté musí mít silnou víru, pokud věří, že "pan řídící trojjediný" vznikl bez přispění inteligence. ;)

Odpovědět


Re: Ateistická víra

Milan Krnic,2019-01-03 14:18:35

Jak to souvisí s vědeckým článkem?

Odpovědět


Re: Re: Ateistická víra

Daniel B.,2019-01-04 14:17:16

Souvisí to s článkem tak, že je v něm zřejmá narážka na Boha. Proč je použita tato personifikace - "... takže se dá říci, že „pan řídící“ není jediný, je „trojjediný“"?
Zkuste si slovo "trojjedinost" vyhledat https://www.google.com/search?q=trojjedinost
:)

Odpovědět


Re: Re: Re: Ateistická víra

Milan Krnic,2019-01-04 14:25:27

Bůh nebo nějaká církev má copyright na to slovo? Což takhle slova z pohledu jejich významu.
https://cs.wiktionary.org/wiki/trojjedin%C3%BD

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Ateistická víra

Daniel B.,2019-01-04 22:28:42

:) Samozřejmě nemá. Ale: jak se do lesa volá, tak se z lesa ozývá.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Ateistická víra

Milan Krnic,2019-01-04 22:49:23

Chodím do lesa poměrně často, mnohdy ve skupině, a tohle tedy neplatí. Já třeba, když se nevidíme, zapískám a ozve se "tadýýý". Inšallah se vždy najdeme tak, jako tak.
Vy možná i místo stromů vidíte ateisty, když je vidíde z vědeckého článku. Nevím, doufám, že jste šťastný, byť s vírou v proroka pouhého. Abych tedy nápodobně přidal nějaký ten pocit.

Odpovědět

To ste akurát trafili na môj problém...

Vladimír Bzdušek,2019-01-02 19:26:24

Vždy sa mi zdalo technicky zhola nemožné predstaviť si to rozpletanie ...
Štiepenie OK, no problem ...
Ale ako rozpletať? Aká chémia, biochémia a fyzikálna chémia to dokáže?
S inými biochemickými pochodmi nemám žiaden problém.
Nie som úplný laik, mám VŠ chemickú (aj keď techniku)

Odpovědět


Re: To ste akurát trafili na môj problém...

Milan Krnic,2019-01-02 20:57:51

To jen obdivujete krásný to jazyk český.
Kdepak jste to četl?

Děkuji za článek! Skvělé.

Odpovědět


Re: To ste akurát trafili na môj problém...

Roman Sobotka,2019-01-03 08:36:19

Rozpletani nukleovych kyselin maji na starost enzymy helikazy, pokud jste chemik, tak by pro vas anglicka wiki nemusela byt uplne nestravitelna:

https://en.wikipedia.org/wiki/Helicase

V principu, helikaza (hexamer) sedi pevne na DNA a hydrolyzuje ATP na ADP. Pri kazde hydrolyze ziska energii na zmenu konformace a odtrhne od sebe par bazi. Replikace obecne zacita v mistech, ktere jsou bohate na A-T, protoze je vyrazne jednodussi trhat dve vodikove vazby, nez tri v pripade G-C.

Odpovědět


Re: Re: To ste akurát trafili na môj problém...

Milan Krnic,2019-01-03 12:03:13

A proč to nazýváme "rozleptání"?

Odpovědět


Re: Re: Re: To ste akurát trafili na môj problém...

Milan Krnic,2019-01-03 14:20:42

Když je to mechanika: Jan Černý - Buňka jako hodinový stroj (Pátečníci 23.11.2018)
https://www.youtube.com/watch?v=HcxbuXSdA7k

Odpovědět


Re: Re: To ste akurát trafili na môj problém...

Vladimír Bzdušek,2019-01-03 14:32:32

Vďaka, prečítal som, formálne som to akceptoval, ale popravde: Na mňa je to silné kafe!

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace