Vodní dráček nám radí jak na regeneraci končetin  
Hojení ran, při nichž musí narůst nová tkáň, máme spojeno s představou aktivace spících genů, které nastartují rychlé množení buněk, aby chybějící část co nejdříve dorostla a orgán mohl plnit svou dřívější funkci. Skutečnost se nyní ukazuje být poněkud jiná. Samotná aktivace genů k nápravě nevede. Organismus paradoxně zahajuje svou regeneraci vypnutím genů, alespoň těch, kterým se říká "skákající".



Proces regenerace vědci nejraději studují na  vodním dráčkovi, neboli tygřím mlokovi, zkrátka axolotlu mexickém (Ambystoma mexicanum). Trhají mu nohy, ocas, stříhají míchu a ničí méně důležité části mozku, aby se pak kochali nad tím, jak mu rostou nové. Totéž dělali výzkumníci ze Salkova ústavu (USA), jen se na pahýl po končetině nedívali mikroskopem, ale molekulárně genetickými metodami sledovali, jak se v buňkách stěhujících se do rány chovají geny. I to vlastně bylo již jen opakováním něčeho o čem jsme již na Oslu  psali v článku
 „Keď dospelosť je životu nebezpečná“.  V místech, kde se končetina mlokovi ustřihne se uzavřou cévy a zastaví krvácení. Ránu pokryjí kožní buňky, z nichž  Některé se následně mění v signální buňky a z medzibuněčného vaziva cestují fibroblasty do středu rány, kde se vytvoří něco jako vegetační vrchol. V jeho středu je shluk nediferencovaných buněk charakteru buněk embryonálních a z nich začne nová končetina doslova pučet. Z nediferencovaných buněk se postupně vyvinou nové svaly, nervy i kosti s funkčními klouby.

 

Zvětšit obrázek
Samotné jméno „Axolotl“ pochází z aztéckého jazyka a v mytologickém pojetí bývá spojován se jménem boha znetvoření a smrti „Xolotl“. (Kredit: Erzengel, Wikipedia)

Ani moc nepřekvapilo, že v buňkách pahýlu vědci zjistili transkripční aktivitu některých genů a to těch, které  jsou aktivní i v buňkách, když je mlok ve stádiu zárodku. Tím se jen potvrdilo, že v buňkách pahýlu končetiny dochází k přeprogramování buněk na jejich ranější stádium v jakém se buňky nacházely v časném embryu,  kde také dávaly vznik celé řadě tkání.

 

Aby vědci ale neopakovali stále jen to, co mnoho jiných před nimi a také aby výsledek jejich bádání byl lehce publikovatelný, museli přijít s něčím novým. I proto si zřejmě přibrali do sféry svého zájmu i geny, které vnímáme spíše jako produkt té méně podstatné části genomu nazývanou Junk DNA, neboli odpadní DNA. Konkrétně šlo o skákající geny o nichž jsme si dlouho mysleli, že jsou jen jakýmisi relikty po prodělaných virových chorobách.  Wei Zhu v tomto případě zvolil dobře, když vsadil na geny nazývaných nukleotidové elementy-1 (LINE-

 


 

 
Fred H. Gage, Salk Institute: „Bez uspání skákajících genů se regenerace nekoná.“

Long-interspersed nuclear element-1 (LINE-1)
Vývojově jde o staré geny, jejichž vznik se datuje až do samého počátku vzniku obratlovců. Hodně se podobají virům, také se jako viry podobně kopírují a skáčou po chromosomech. Veselý život plný poskoků jim umožňuje jejich enzymatické vybavení a způsob jejich množení. Nejprve se přepisují z DNA do RNA a pak se kopírují zpět na další nová místa původního DNA vlákna. Podobnost k retrovirům se objevuje i v označení skupiny kam je genetici nyní řadí – k retrotraspozonům. Tento název odborníci používají raději, než vžitý laický „skákající geny“. 


 

Zvětšit obrázek
Bez uspání se regenerace nekoná. (Komentoval Mandor)

Ať už těmto zkoumaným LINE-1 genům budeme říkat jakkoliv, před několika lety o nich Fred Gage, profesor a vedoucí Laboratoře genetiky na Salkově ústavu zjistil, že svými tanečky mluví do  programování totožnosti jednotlivých neuronů. U člověka neposedné LINE-1 elementy tvoří okolo 20 % genomu. Většina jejich kopií sice končí nezáviděníhodně jako balast v nepotřebné junk DNA,  ale všichni savci mají část těchto genů stále aktivních a funkčních. Kromě již zmíněného směrování neuronů se ukázalo, že mají prsty i v „učení“ bílých krvinek. Aktivují se také v případech když se buňce stane malér v podobě přetržení vlákna DNA. V takových případech LINE elementy poškození zalátají a zabrání tak nejhoršímu. Také pro buňky zárodku, kde je množení a diferenciace buněk v plném proudu charakteristická velká aktivita genů  LINE-1.

 

A nyní pozor, přichází to hlavní -  ačkoliv se buňky regenerovaného pahýlu podobají buňkám embryonálním, mločí organismus si v tomto případě LINE-1 geny vypíná! Proč právě tyto geny pomocí jiných genů uspává, zatím co v raných embryonálních stádiích zůstávají aktivní, je otázkou.

 

Nový poznatek ze Salkova ústavu nás posunul o krůček dál ve snaze pěstování nových lidských orgánů. Díky kolektivu Freda Gageho teď víme, že obnova orgánu pro buňku není prostým  opakováním svého embryonálního vývoje. Do téže řeky se ani kmenovým buňkám nedaří jen tak lehce vstoupit dvakrát. Aby některé geny mohly v regenerované tkáni začít pracovat, musí nejprve celou řadu jiných genů si buňka uspat. Patří k nim i  „skákající“ LINE-1 geny.
 

Datum: 27.09.2012 12:39
Tisk článku

Masáž a regenerace ve sportu - Hošková Blanka, Majorová Simona, Nováková Pavlína
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 115 Kč
cena: 102 Kč
Masáž a regenerace ve sportu
Hošková Blanka, Majorová Simona, Nováková Pavlína

Diskuze:

Ďakujem

Jana Packova,2012-10-04 12:16:01

Myslím, že tu na oslovi odvádzate všetci výbornú prácu, za ktorú úprimne ďakujem - a kľudne pritvrďte, možno by sa na konci článku celkom uživil aj nejaký ten vedecký slovníček :)

Je to viac než fascinujúce a ja som rada, že si takéto články mám kde prečítať!

Odpovědět

Drobnost k podobnosti s embryonálním vývojem

Martin Saturka,2012-09-30 13:08:42

Děkuji panu Pazderovi za popularizaci zajímavého procesu. Mám pouze poznámku k LINE-1 regulaci. Dle shrnutí na http://www.sci-news.com/genetics/article00615.html to vskutku vypadá, že by LINE-1 geny měly být v regenerující tkáni utlumeny.

Nicméně dle abstraktu (celý text za pay-wall) na http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1440-169X.2012.01368.x/abstract a dle (celého) textu na http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012160612004058 jsou LINE-1 úseky "significantly upregulated", tedy aktivovány.
Na proti-akci vůči exprimovaným LINE-1 genům jsou v embryonálních kmenových buňkách použité piRNA. V oněch regenerujících tkáních byly izolované malé RNA, které mají některé charakteristiky piRNA.
Obojím se regenerující tkáň značně podobá raným embryonálním stádiím: "These two lines of evidence also support the suggestion that a germline-like state is established in the regenerating limb."

Tamtéž studované PL geny, které jsou při regeneraci u axolotlů aktivovány, pak jednak působí proti apoptóze, druhak zvyšují koncentraci oněch malých RNA.

Odpovědět


souhlas

Josef Pazdera,2012-10-01 05:27:20

Ano, jde o aktivaci jedněch genů, které utlumí, uspí, vypnou ty jiné. A děje se tak jak píšete. Jenže vyrukovat s piwi proteiny a dalšími libůstkami regulace genové exprese... Nicméně hodláme "přitvrdit", jen to chce nejdříve napsat pro běžné čtenáře popularizační článek, který by ozřejmil nejen "pirny", ale i "sirny", "mirny", "tirny"....
Jak vše zjednodušit a napsat tak, aby "negenetik" nevzdal čtení hned po prvním odstavci... to je vždy vnitřní boj.... Takže díky za doplnění. Je správné, že jste na to poukázal. Přesně k tomu zde má diskuse sloužit - k dalším podrobnostem. Tak ještě jednou - maximáolní souhlas! A díky.
Josef

Odpovědět

zdroj?

Robert Tropek,2012-09-28 13:03:44

Z článku vypadl původní zdroj. Po přidání tento příspěvek klidně smažte.

Odpovědět


Tady:

Jirka Klas,2012-09-28 14:58:07

http://lmgtfy.com/?q=Fred+H.+Gage%2C+Salk+Institute+Ambystoma+mexicanum

Odpovědět


To JK:

Robert Tropek,2012-10-04 12:32:08

Vygooglit si to umim taky;-) O to ale nejde, udavani puvodnich zdroju je naprosto zakladni eticke pravidlo ve vedecke popularizaci a zurnalistice. Bez toho je to plagiat...

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