Cesta od DNA k expresi proteinů je základem ústředního dogmatu biologie. Kredit: Dhorspool, CC BY-SA 3.0

Úsek dvojité šroubovice kyseliny deoxyribonukleové (DNA), kterému říkáme gen, se přepíše do jednoduché šroubovice kyseliny ribonukleové (RNA) a podle ní se pak na ribozomu syntetizuje řetězec aminokyselin, pro nějž máme označení protein nebo lidovější název bílkovina. Mohlo by se zdát, že disponujeme tolika bílkovinami, kolik nám příroda uložila do dědičné informace genů. Ale to by bylo zoufale málo.

Genom nám dovoluje vyrábět podle instrukce jednoho genu hned několik různých bílkovin. Buňky k tomu využívají tzv. alternativní sestřih. Buňka nejprve jednoduchou šroubovici RNA rozporcuje na kusy. Z buněčného jádra vyexpeduje jen některé části, které může poskládat dohromady různým způsobem. Z jednoho genu pak na ribozom dorazí hned několik různých instrukcí pro syntézu bílkovin.

Ruaidhrí Jackson, vedoucí výzkumného týmu: „Pomocí celogenomového transkriptomického a translatomického sekvenování během zánětu jsme identifikovali škálu transkriptů s translační dynamikou a kódováním nových proteinů...“ Kredit: Harvard Medical School

Teoreticky by mohla buňka poskládat RNA podle instrukcí několika genů a tím pestrost syntézy bílkovin ještě zvýšit. Tuhle situaci jsme však doposud znali především z rakovinných buněk, kde dochází ke „zpřeházení“ dědičné informace. DNA se v nich rozpadá na kusy, jež se mohou následně zase spojit. Může tak vzniknout gen složený z částí, jež k sobě původně nepatřily. Podle něj se pak vytváří nová RNA a podle ní i nové bílkoviny. Označují se jako chimérická RNA a chimérické bílkoviny.

Nová výzkumná budova (Veritas Science) – sídlo Jacksonovy laboratoře v níž s pomocí chimerické RNA platnost ústředního dogma biologie nabourává. Kredit: Steve Lipofsky, Havard Medical School.

Pátrání po molekulách chimérických RNA je složité, a navíc je zatížené rizikem velké chyby. Doposud využívané metody si někdy takovou chimérickou RNA samy vyrobí. Nyní vědci použili metodu, která podobnými nectnostmi netrpí a v naprosto zdravých savčích buňkách odhalili na 30 000 chimérických RNA.

Tuhle nečekanou bonanzu označili jako „dark genome“. Svět s tímto „temným genomem“. seznámil na stránkách vědeckého časopisu Nature tým vedený Ruaidhrím Jacksonem z bostonské Harvard Medical School.

Savčí geny se mohou kombinovat a vytvářet chimérické mRNA, které nesou instrukce k produkci dříve neznámých funkčních proteinů. Jejich účast například v modulaci zánětlivých reakcí mění chápání fungování genomu a otvírá netušené možnosti pro objevování nových léků. Autorka schéma vzniku chimerické mRNA: Hannah Davis/Jackson Lab.

Co umí „temný genom“

Jackson a jeho spolupracovníci zjistili, že ve zdravých myších buňkách se mohou jednotlivé chromozomy spojit a do těsné blízkosti se tak dostanou i geny, jež si bývají za normálních okolností hodně vzdálené. Vzniká pak RNA, která je přepsána podle různých částí těchto genů a podle této chimérické RNA pak buňka syntetizuje i chimérický protein. Genom tím získává dosud netušené možnosti pro syntézu bílkovin. A my zatím nemáme nejmenší tušení, k čemu všemu slouží.

Určitou představu si můžeme udělat na základě výsledků experimentů, v nichž Jackson a spol. zkoumali na 400 chimérických RNA, které vznikají při aktivaci buněk imunitního systému. V lidských a myších buňkách nacházeli chimérické RNA vzniklé spojením stejných genů. Z toho se dá usoudit, že tvorba chimérických RNA a následně chimérických proteinů podléhá nějakým obecnějším zákonitostem, jež spolu sdílejí savci a možná ještě širší okruh organismů.

Vědci se soustředili na úlohu chimérické RNA vzniklé přepisem spojených genů GSDM a TMEM106A. Když zabránili v myším organismů vzniku chimérické RNA, ale přitom nijak neovlivnili vznik mRNA podle jednoho či druhého genu, pozorovali u zvířat zpomalenou odezvu imunitního systému. Myši měly například potíže se zvládnutím nákazy salmonelou, protože u nich došlo k narušení poloviny potřebných akcí imunitního systému. Chimérický protein se ukázal jako důležitý pro zažehnutí zánětlivých reakcí.

Co s tím?

Samozřejmě se nabízí otázka: K čemu je to dobré? Ta je však předčasná. Vědci by nejprve rádi celý proces pochopili. Zbývá například zjistit, jak si buňka zajistí, že se dva vzdálené geny spojí vždy v témže místě. Co k tomu chromozomy donutí?

Desetitisíce chimérických RNA však představují nepoznaný arzenál, v němž se mohou skrývat molekuly stojící v pozadí životně důležitých procesů. Ty se samozřejmě nabízejí k biomedicínskému využití. Možná jsou mezi nimi i molekuly, jež nás dovedou k lékům na nemoci, které dnes neumíme léčit. To všechno ukáže čas. A bude ho potřeba hodně, protože se ocitáme na prahu obrovského světa molekul chimérických RNA a chimérických bílkovin, o jehož existenci jsme ještě nedávno neměli nejmenší tušení.

Pramen: Venezia, O., Kane, H., Du, G. et al. Functional chimeric mRNAs encode proteins in mammalian immunity. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10982-x