William S. Mallen, první autor studie. (Kredit: Ústav pro mysl a mozek, Kolumbijská univerzita, New York).

Amyloidy nemají dobrou pověst, protože jsou spojovány se vznikem mnoha různých onemocnění, z nichž k nejrozšířenějším a nejznámějším patří Alzheimerova či Parkinsonova choroba. Amyloidy vznikají, když se původně zdravé proteiny chybně poskládají a ztratí tak svou normální trojrozměrnou strukturu. Potom vytvářejí vláknité usazeniny uvnitř buněk či v jejich okolí a narušují buněčné životní funkce. Nová studie týmu vedeného Anthonym Fitzpatrickem z newyorské Columbia University publikovaná ve vědeckém časopise Molecular Cell ale připisuje amyloidům životně důležitou funkci ve spermatu.

„Je to divočina,“ komentoval výsledky svého týmu Fitzpatrick. „Amyloidy jsou často považovány za typický příznak neurodegenerativních onemocnění. Sehrávají však v těle i pozitivní role a objevují se na velmi nečekaných místech.“

Jean-Baptiste Pierre Antoine de Monet de Lamarck, francouzský přírodovědec a autor první ucelené evoluční teorie pojmenované „lamarckismus“. (Kredit: Charles Thévenin, volné dílo).

Vědce k výzkumu amyloidů inspiroval fakt, že amyloidové fibrily přítomné v semeni napomáhají viru HIV k průniku do nitra buněk. Fitzpatricka zajímalo, co všechno pomáhají amyloidy transportovat a zda to nesehrává nějakou roli ve zdravém organismu. Zvláště ho zajímaly malé molekuly kyseliny ribonukleové (RNA), které se vyskytují volně ve spermatu, konkrétně v semenné plasmě. Vědci předpokládali, že tyto RNA se mohou podílet na vývoji embryí, protože zasahují do aktivity genů.

Spermie přinášejí do vajíčka při oplození kromě DNA také molekuly RNA a narušení jejich skladby může být příčinou snížené plodnosti. Mnohé molekuly RNA se do spermie dostávají během jejího vyzrávání v nadvarleti. Spektrum RNA, jež se v nadvarleti vytvářejí, je významně ovlivněno životními podmínkami. Například při dietě bohaté na tuky a cukry, se mění spektrum RNA uvolňovaných v nadvarleti. To se odrazí ve skladbě RNA, které se ocitnou uvnitř spermie a jsou vneseny při oplození do vajíčka. Následně pak RNA ovlivní aktivitu genů embrya tak, že výsledkem jsou významné změny v metabolismu dospělého organismu. Zjednodušeně řečeno, v nadvarleti tlusťochů se mění spektrum RNA, které se dostanou do tlusťochových spermií. Když taková spermie oplodní vajíčko, zařídí tam tlusťošská RNA vývoj embrya v tlusťocha.

Anthony W.P. Fitzpatrick. biochemik a molekulární biofyzik, korespondenční autor a vedoucí výzkumné skupiny. Taubův institut pro výzkum Alzheimerovy choroby a stárnutí mozku, (Kredit: John AbbotIrving Medical Center Kolumbijské univerzity, NewYork).

Jakým způsobem leze RNA v nadvarleti do spermie, zůstávalo záhadou. V podezření se ocitly amyloidy, např. proto, že mají pozitivní elektrický náboj a RNA jsou nabity záporně. Měly by se tedy přitahovat. Amyloidy jsou velmi odolné, ale RNA jsou naopak velice křehké. Vědci proto spekulovali, že by amyloid mohl RNA stabilizovat a chránit před rozkladem.

Fitzpatrickův tým prokázal, že amyloidy ze semenné plasmy pronikají do nitra spermie. V dalším experimentu vědci zjistili, že v přítomnosti amyloidů je do nitra spermie výrazně zesílený také transport RNA. RNA se naváže na amyloid, s ním vstoupí do spermie, kde je pak od amyloidu zase oddělena proteinem známým jako klusterin.

Anthony W.P. Fitzpatrick. biochemik a molekulární biofyzik, korespondenční autor a vedoucí výzkumné skupiny. Taubův institut pro výzkum Alzheimerovy choroby a stárnutí mozku, (Kredit: John AbbotIrving Medical Center Kolumbijské univerzity, NewYork).

Fitzpatrick a spol. nesledovali další osudy RNA v oplozeném vajíčku a následně v embryu, ale z jiných experimentů víme, že RNA přítomná ve spermiích je součástí tzv. epigenetické transgenerační dědičnosti, kdy se změny organismu rodiče vyvolané působením vnějších životních podmínek přenášejí na potomky.

Komu to tak trochu připomíná lamarckismus, není daleko od pravdy. Kardinální rozdíl tkví v tom, že Jean-Baptiste Lamarck byl přesvědčen, že dědičnost získaných vlastností je základní evoluční mechanismus. My víme, že je jím přírodní výběr a epigenetická dědičnost je jen jeho doplňkem. Umožňuje totiž operativní a vratnou adaptaci na změnu podmínek. Představme si, že by se pozemské organismy mohly každé změně přizpůsobit jen geneticky. To by bylo velmi těžkopádné. Při změně životních podmínek by musela být už vhodná vloha připravená v genofondu populace. V opačném případě by čekání na vznik takové vlohy náhodnou mutací mohlo skončit pro populaci fatálně – tedy zánikem. Ale i kdyby se vhodná vloha v genofondu populace vyskytovala a zajistila adaptaci, dostala by se populace do úzkých, když by se podmínky vrátily do původního stavu.

Tentokrát by se muselo čekat na zpětnou mutaci, která vlohu vrátí do předchozího stavu. Pokud by se mutace nedostavila, byl by to opět velký problém. Když však organismus rodiče reaguje na změnu podmínek změnou spektra RNA uložených do pohlavních buněk a vyvolá tím u potomků jenom změnu v aktivitě genů, může jim i tak zajistit adaptaci na změnu. Když se životní podmínky vrátí k normálu, epigenetická změna po několika generacích „vyšumí“ a vše je zase při starém. V případě samců to všechno krásně funguje díky amyloidům. Ty se však musí nacházet ve varlatech a nikoli v mozku.

Pramen: Mallen, W. S., Zabello, N., Brenner-Morton, S., Sidoli, S., Pirozzolo, I. D., Liang, F. X., ... & Fitzpatrick, A. W. (2025). Amyloid-mediated RNA uptake by sperm for embryonic delivery. Molecular Cell, DOI: 10.1016/j.molcel.2026.10.004

Redakce si dovolila připojit nedávný autorův pokec na téma kam až může zajít genetika: