Genom primátů promořen retroviry  
Už docela dlouho se ví, že jenom asi 2-3% naší DNA kóduje něco smysluplného. Zbytek, anglicky trefně pojmenovaný „junk dna“ (volně přeloženo jako genetická veteš), je k ničemu, alespoň z lidské perspektivy.


 

Zvětšit obrázek
Množení retrovirů: ďábelsky jednoduché a stejně tak účinné.

 Je pravda, že se občas objevují studie pokoušející se alespoň části tohohle harampádí přiřknout nějakou důstojnější roli, podle všeho však naprostou většinu jader našich buněk naplňuje nesmyslné molekulární žvanění. Pokud vám někdo bude vyprávět o tom, jak byl člověk stvořen dokonalý k obrazu božímu, zkuste ho rozplakat právě tímhle.


Nebuďte ale smutní, nejsme v tom sami, v kterémkoli dalším buněčném jádře najdete totéž. Vetešní DNA ve skutečnosti vlastně není snůška nesmyslů. Žije svým vlastní napínavým životem. Je to sebranka molekulárních dobrodruhů, kteří se protloukají, jak se dá. Velkou většinu z nich představují retroelementy – krátké sekvence DNA, které mají ve zvyku se přepsat do RNA a pak se pomocí vychytaného enzymu reverzní transkriptázy přepsat zpět do DNA a přitom vklouznout na další teplé místečko v genomu.


Významnou skupinou retroelementů jsou retroviry (populární je HIV), které se, jako každý virus, dokážou dostat z buňky do buňky. Když se takový retrovirus dostane do zárodečných buněk – v našem případě do vajíček nebo spermií – a zůstane zacvaklý do DNA, což není problém, stane se součástí hostitelského genomu jako takzvaný endogenní retrovirus a automaticky se přenáší do další generace hostitelů.


Zvětšit obrázek
Stručný recept na úspěch v genomu: Retroviry jsou vlastně 2 kopie RNA v pohodlném cestovním balení. Gen gag kóduje proteiny vnějšího virového obalu (matrix, MA), proteiny vnitřní virové kapsidy (CA) a nukleoproteiny přisedlé na RNA (NC). Ve většině případů kóduje i proteázu (PR), která ale může vznikat i přispěním pol. Gen pol je srdcem retroviru – kóduje zázračnou reverzní transkriptázu (RT), Rnázu H (RNH) a integrázu (IN). Třetí retrovirový gen env kóduje povrchový glykoprotein (SU) a transmembránový polyprotein (TM). Protřepat, nemíchat.

Zalezlé retroviry představují přes 8% naší DNA, přičemž se zdá, že se většinou pocházejí z infekcí před rozdělením primátů na linie opic Starého a Nového světa, tedy z doby před nějakými 30 milióny let.

E. Eichler se svými kolegy s pomocí rychlých počítačů lovil retroviry v osekvenovaném genomu šimpanze. Ukázalo se, že jeden z nich, PTERV1, u lidí schází. Detailnější průzkum odhalil, že PTERV1 bydlí u šimpanzů, goril, makaků a paviánů, kdežto u lidí a u velkých asijských primátů (orangutana, siamanga a gibbona) schází. V každém studovaném genomu se PTERV1 vyskytoval na různých místech ve více než 100 kopiích. U jednotlivých hostitelských druhů jeho kopie pronikaly na nápadně odlišná místa. Narozdíl od jiných retrovirových sekvencí tedy PTERV1 určitě nebyl zděděn od společného předka primátů, ale vnikl do každé vývojové linie starosvětských opic zvlášť.

Sekvence PTERV1 se jako u každého slušného retroviru skládá ze tří strukturních genů (gag, pol a env) a z okrajových regulačních sekvencí zvaných long terminal repeats (LTR, dlouhá koncová opakování).

Zvětšit obrázek
Test pro pozorné čtenáře. Který z nich nemá PTERV1?

Fylogenetická analýza sekvencí PTERV1 jednotlivých druhů primátů nakonec podpořila právě představu nezávislých infekcí.
Ukázalo se, že se PTERV1 makaků a paviánů vzájemně liší mnohem víc, že PTERV1 šimpanzů a goril, přestože se makakové a paviáni vzájemně oddělili o něco později než šimpanzi a gorily.

Retroviry mají LTR sekvence z obou stran. Z toho, jak se liší „přední“ a „zadní“ LTR jednoho druhu hostitele mezi sebou lze zhruba odhadnout, kdy došlo k původní infekci. Autoři studie odhadují, že ke vstupu PTERV1 do makaků a paviánů došlo několikrát nezávisle před 1,5 miliónem let a k nakažení šimpanzů a goril jednorázově před 3-4 milióny lety.


Nepřítomnost PTERV1 u lidí a asijských primátů lze vysvětlit různě, nejspíš však ne geografickou izolací. Lidské populace se tehdy vyskytovaly společně s gorilami a šimpanzi.
Lítost není na místě, náš genom je i tak dost retro.

Pramen: PLoS Biology 3(4): e110 & e126.

Datum: 16.05.2005 01:38
Tisk článku


Diskuze:

Nemyslím že je to zase až takový binec.

Ccecil,2005-05-23 19:15:50

No nám to možná připadá jako binec, ale pokud neznáme dekódovací algoritmus, je to pochopitelné. Opět je tu analogie např v komprimovaných archívech. Gen jako takový je stejně výmysl lidí, aby si zjednodušili situaci k pochopení, ale geny zdaleka nezačínají a nekončí jen tam, kde si myslíme, ale mnohdy funguje jen část genu jako efektivní vykonavatel informace a mnohdy se podílí na dosud neznámých procesech i mimogenové oblasti. Snažíme se ulehčit si poznání, ale vnášíme si do toho chybu ztracené informace. Geny musíme chápat jako relativně ucelené oblasti kódu, které mají za jistých okolností specifické vazby a vlastnosti, ale nesmíme zapomínat na to, že za jiných okolností se mohou chovat zcela odlišně a některé experimenty to naznačují.

... a proč by nemohla? A proč by to měla být hloupost? Jistě, že ověřování může přinést lecjaká překvapení, ale myslím, že na má slova dojde :o)))

Odpovědět

2 Ccecil

SM,2005-05-23 12:24:44

Hmm, neřekl bych. V junk DNA z definice nejsou geny. Občas pseudogeny, různý známý nebo neznámý regulační oblasti, ale drtivá většina je nejspíš prostě BORDEL. Třeba TTAGG TTAGG TTAGG TTAGG a pořád dokola. Jsme plný příživnickýho bordelu :)
Kód by z toho bral jenom sebevrah. Některý parazitický potvory umí třeba náhodně obměňovat povrchový receptory, to ale dělají z poolu genů ne z junku. To, že třeba ta myš bez junku má mít sníženou adaptabilitu mi s prominutím přijde jako hloupost. Proč by měla? A bylo by nutný to experimentálně ověřit a tohle se ověřuje extrémně blbě.
Jinak, matička příroda kuchtí přesně tak, jak říkáte, používá znova a znova jednou osvědčený věci. Takovej kutil :)
Jo a ještě k předchozímu příspěvku, podle mě teda rozhodně i u přírodních analogií naprostá většina balastního kódu povětšinou způsobí nefunkčnost zasaženého organismu. Příroda má ale dost času :)

Odpovědět


Regulace

Pavel,2005-05-24 07:22:05

A co když ty TTAGG sekvence slouží třeba jako čítače? Pro vyrobení správného množství nějaké bílkoviny je třeba několik kopií RNA, ale nesmí jich být moc. Tak se nějaká indexová bílkovina přilepí na TTAGG sekvenci, při každém vyrobení jedné RNA se šoupne a když doleze na konec, produkce RNA přestane.

Odpovědět

Takže je to asi tak

Ccecil,2005-05-20 09:19:11

Dlouhé úseky junk DNA jsou sice "nepoužité", ale slouží jako knihovna pro strýčka příhodu. Organizmus bez ní může fungovat, ale má z hlediska adaptability obrovský handicap. Je to totiž místo, kam se sáhne pro kód, když nastane nepředvídaná situace, nebo prostě jen tak pro modifikaci stávajícího stavu. Buňky si tímto způsobem archivují všemožné genetické informace, aby bylo kde brát. Proč prostě znovu programovat něco, co už bylo jednou naprogramováno a docela dobře fungovalo? Nehledě na to, že často se podobý kód dá použít k různých účelům. Jiná věc je ale nové programování, ale to už je jiný soudek :o)

Odpovědět

reply Standa

SM,2005-05-19 15:05:29

Otázka je zcela na místě. Jen to nikdo neví, je to coool inspirace na experimentík :) To se prostě musí zkusit. V zárodečných buňkách, jinak by to nemělo smysl. Muselo by se obejít asi tak tisíc ufňukanejch rezolucí o nedotknutelnosti přírody ble ble, ale pak by se to vědělo.
V týhle souvislosti doporučuju mrknout na článek Honzy Pazdery Myším bez „junk DNA“ se daří dobře. Udělali myši bez některých úseků junk DNA a myšky dost v poho. O retrovirech tam řeč přímo není, ale o mnohém to svědčí.
Genomy jsou stálý asi jako fronta na Wojtylu :) Mobilis in mobili. Některý úseky "junku" k něčemu stopro jsou, jen přijít na to který. A zbytek, nejspíš většina, je docela určitě smetí. Jak si stojí retroviry, zatím ví jenom čert ...

Odpovědět

vycisteni

Standa,2005-05-17 23:25:32

Jsem naprosty laik tak mi kdyz odpuste mou otazku.
Co by stalo kdyby se nejak rozrusilo tech 8% DNA (nebo dokonce odstranilo, pokud to jde) ?
Narodil by se potom zdravy clovek clovek bez techto retroviru v genomu?

Odpovědět

Náhodná souvislost?

Ccecil,2005-05-16 22:56:33

Mrkněme zcela nezávisle na programový kód aplikací, eventuelně na kód operačních systémů. Ikdyž má za sebou pouhé o trochu více než dvě desítky let vývoje, je podobnost v mnohém evidentní. Balastní části kódu, zanesené části z virových infekcí /které na rozdíl od přírodních analogií způsobují povětšinou nefunkčnost takto zasaženého sw, ale co není může být/ sledovatelný "genetický vývoj" verzí včetně přenášení junk kódu z minulých verzí, různé sw prostředí existence - swtopy /OS2 již vyhynulý, DOS, Wokna, Linux, MacOS- ale to je jiná planeta.../, hw prostředí, existující nezávisle na sw a "stvořené určitě ne pro sw kód a existující jen tak" :o) a nakonec pro externího pozorovatele ničím nepotvrzená existence nějakého programátora.

Prostě nic netvrdím, jem se usmívám nad zcela jistě náhodnou podobností. Ale za zamyšlení to stojí, ne? ;o)

Odpovědět

Teda musím uznat

Pavel Brož,2005-05-16 17:22:19

že kdyby ty retroviry nebyly v mnoha případech takové (z hlediska nás lidí) bestie, tak bych jim dal nějakou designérskou cenu za elegantní a jednoduché řešení. Dovedu si představit, že tady budou hromadně sbírat inspiraci vynálezci budoucích molekulárních strojů, nanobotů apod.. Jednoduché a nezřídka smrtelně účinné. Jak už to příroda umí.

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