Evangelium molekulární biologie dostalo trhlinu  
Ať už si otevřeme kteroukoliv učebnici biologie, hned někde na začátku se nám dostane poučení, že proteiny se sestavují podle instrukcí zapsaných v DNA, nebo RNA a že bez genetiky to v životě nejde. Kolektiv výzkumníků z Utahu, Kalifornie, San Franciska a Stanfordu hlásí, že to není tak docela pravda a že s pomocí Rqc2 se proteiny syntetizují i bez genetické předlohy.

 

Zvětšit obrázek
Protein Rqc2 (žlutá) se váže tRNA (modrá a zelenomodrá). Přidávají aminokyseliny (světlá značka uprostřed) na kousek syntetizovaného proteinu (zelená). Komplex váže ribozomy (bílá). Zkrácená molekula proteinu asi nebude pracovat správně a zdánlivě náhodné přiřazování molekul alaninu a threoninu může být kódem, který signalizuje, že byl vyroben zmetek. Janet Iwasa, Ph.D., University of Utah

Buňky jsou něco jako malé továrny v nichž většinu práce dělají proteinové stroje. Jako všechny stroje i tyto se montují ze součástek, jen jim biologové říkají aminokyseliny. V buňkách se sestavují podle instrukcí zapsaných v DNA. Minulý týden v časopisu Science vyšel článek z něhož vyplývá, že aminokyseliny mohou být sestaveny nejen podle příkazů ribonukleové kyseliny ale i podle proteinu. To ale neznamená nic menšího, než jakoby genetické instrukce byly zbytečné...  

 

 

Zvětšit obrázek
Vědci nabyli dojmu, že nápravou funkce proteinu (Rqc2) schopného do jisté míry v buňkách suplovat příkazy udělované genetickým kódem, by mělo jít léčit takové nemoci jaká například udolala Petra Hapku. (Kredit: Vladimír Novotný, Wikipedia)

Když si buněčnou továrnu představíme jako automobilku, potom ribozomy v ní jsou montážními linkami osazenými proteinovými stroji. Jejich montáž probíhá podle předem daných pravidel a vyrábí se podle dizajnu zadaného ředitelstvím. To pracuje v programu DNA. V takových výkresech se ale vyznají jen programátoři a do čitelné předlohy je uvádí technici s titulem RNA (messengerová RNA). Slušný podnik má výstupní kontrolu. Ta, když zjistí, že je něco špatně, přikáže vadnou ribozomální linku odpojit a rozebrat a nedokončený proteinový výrobek jde do recyklace. Funguje to tak i vnašich buňkách.
Jak se nyní ukázalo, montážní linka v buňkách jede dál i tehdy, když komunikace s velením selže a genetické instrukce jsou zašantročeny. Syntéza proteinů běží i bez genetického plánu. O tom, jaká aminokyselina má být do řetězce přidána v takovém případě nerozhoduje RNA (ribonukleová kyselina) ale řídící funkci na do-syntetizování molekuly přebírá protein.

Zvětšit obrázek
V případě poruchy funkce Rqc2 proteinu by nemuselo jít jen záležitost nemocí spojených s postupným hloupnutím, ale i amyotrofickou laterální sklerózu (ALS), která paralyzuje při zachování psychických a mentálních schopností a kterou trpí například Stephen Hawking. (Kredit: Wikipedia)

To je poněkud v rozporu s tím, co se i na univerzitách učí. Na proteiny nový poznatek vrhá zcela jiné světlo. Jakoby v případě průšvihu vykazovaly jistou míru zastupitelnosti a dařilo se jim zajistit, že celý proces syntézy běží dál. Chytrému proteinu imitujícímu funkci mRNA, dali vědci jméno Rqc2. Zvládá do tvořících se řetězců proteinových molekul zařazovat aminokyseliny alanin a treonin.

 

Když dva dělají totéž
nemusí být výsledkem to samé. Když výrobní linka vyrobí auto bez klaksonu, moc to nevadí, ale když v některém rohu chybí kolo, nebo jich je někde víc, nejspíš by se s tím moc bezpečně jezdit nedalo. Vědci dospěli k názoru, že právě něčemu podobnému náš protein dělá přítrž. Je vlastně jen jakousi nouzovkou. Označení nouzovka ale nejspíš nebude to pravé, protože tato „nouzovka“ se může uplatňovat dokonce ve dvou různých záležitostech. Může vyrobený zmetek vybavovat kódem (sled alaninu a treoninu), který je pro úklidové čety signálem, že to má co nejdříve zmizet, aby neutrpěla prestiž značky. Druhá funkce se nemusí týkat konečného výrobku ale "chytrý protein" svou činností může vlastně testovat funkci celého stroje (ribozomu)a zjišťovat, pracuje-li, jak se na něj sluší a patří.  To vše díky tomu, že proteinová syntéza může, byť krátce, pokračovat i jen pod taktovkou proteinu. Že by protein mohl být iniciátorem toho, co diktuje zařazování aminokyselin do proteinového řetězce je něco, co se jako funkce proteinů zatím nepředpokládalo a co bylo považováno za výsadu nukleových kyselin. Nejspíš nám to trochu změní i představy o vzniku života. Mohlo to být jednodušší, pokud část funkce RNA zastaly proteiny.
Některé indicie naznačují, že vědci u zmíněného proteinu kápli na něco, co strká prsty do záležitosti přezdívané „ach“. Ta u nás navštěvuje hlavně Pražáky (Praha již eviduje přes 19 000 případů), v menší míře pak postihuje i lokality, kde koncentrace centrálních úřadů není tak vysoká. "ACh" celým jménem Alzheimerova demence, nás ročně přijde asi na 39 miliard korun. Ani zdaleka, jak si mnozí stále myslí, nehrozí jen těm nejstarším.

Peter S. Shen, University of Utah.
První autor publikace, která u proteinu odhalila jejich dosud neznámou funkci.

Světová zdravotnická organizace předvídá, že do roku 2050 se počet takto nemocných zčtyřnásobí. Výhled soužití se sto miliony nemocných s Alzheimerem a k tomu dalšími se sníženým intelektem v důsledku Huntingtonovy choroby (u těch protein Rqc2 také asi hraje jedny z hlavních houslí), našim dětem světlé zítřky moc nevěští. Držme proto partě okolo P. Shena, v níž se to čínskými příjmeními jen hemží, aby se jim zadařilo hromadné dementnění planety přibrzdit dřív, než bude pozdě. 

 
Literatura
 Rqc2p and 60S ribosomal subunits mediate mRNA-independent elongation of nascent chains. Peter S. Shen, Joseph Park, Yidan Qin, Xueming Li, Krishna Parsawar, Matthew H. Larson, James Cox, Yifan Cheng, Alan M. Lambowitz, Jonathan S. Weissman, Onn Brandman, Adam Frost. Science, Jan. 2, 2015. www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.1259724
University of Utah Health Sciences

Datum: 06.01.2015 13:31
Tisk článku

Podstata Existence - Roman Pavel
 
 
cena původní: 221 Kč
cena: 221 Kč
Podstata Existence
Roman Pavel

Diskuze:

Rozumím tomu správně

Matěj Štefaník,2015-01-06 15:27:56

že to je vlastně mechanismus pro korekci translace (pravděpodobně se díky přidaným aminokyselinám nevytvoří správná 3D struktura a výsledný protein je díky tomu hned zase "rozebrán")? Dost se to podobá mechanismu transkripce DNA na RNA, kdy se taky na konec RNA přiřetězují opakující se sekvence.

Nevím, jestli bych to považoval za popření evangelia molekulární biologie :).

Odpovědět


Ano i ne

Josef Pazdera,2015-01-06 15:59:03

Nemyslím, že jde o obdobu korekce. Není to oprava. Je to ještě po krátkou dobu skutečné pokračování proteinové syntézy pod taktovkou proteinu. Že by protein mohl být tím, co diktuje zařazování aminokyselin do proteinového řetězce, je něco, co se jako funkce proteinů zatím předpokládalo.
V názvu jsem poněkud "přitlačil", ale záměrně. Myslím, že u těchto poznatků stojí za to, aby přitáhnul i ty, co by jinak článek nečetli :)

Odpovědět


Tomáš Hluska,2015-01-08 23:46:04

K článku se z domu nedostanu, tak soudím jen podle abstraktu (a tohodle článku), ale IMHO nepůjde ani tak o korekci jako spíše o uvolnění zaseknutého (uvolněného) ribozomu a označení nepovedéno proteinu.
Něco podobného existuje i na úrovni RNA - v případě přerušení RNA, kdy chybí STOP kodon nastupuje na řadu speciální RNA, která pak řídí zabudování několika dalších aminnokyselin (tuším, že jde taky o alaniny) než je protein uvolněn a ribozom se tak nezasekne s nedokončeným proteinem. Je třeba si uvědomit, že uvolnění proteinu z ribozomu není tak jednoduchá záležitost a vyžaduje spolupráci dalších proteinů. Stejně tak je na jedné mRNA hned několik ribozomů, které překládají zároveň (postupně), takže pokud by k tomu uvolnění nedošlo, tak by si buňka zbytečně blokovala důležité zdroje.
Vzhledem k tomu, že autoři popsali situaci, kdy dojde k oddisociování podjednotek ribozomu, tak nemůže nastoupit RNA, aby sloužila jako templát pro ukončení proteinu a tudíž k tomu musí posloužit protein.

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