"Skákající" kousky DNA mohou být pro nás velmi potřebné
Když je savčí vejce oplodněno, spouští se „orchestr“ změn. Do hry se zapojuje mnoho genů a při jejich aktivaci asistují oblasti DNA, které se nazývají retrotransposony. Možná pocházejí z retrovirů.
Když nás na stránkách Osla kolega Petr naposledy informoval o „Junk“, neboli zbytečné DNA, psal o pocitech Davida Hausslera z Kalifornské univerzity. Ten když zjistil, že v nekódující části genomu (část DNA bez genů a tudíž považovaná za zbytečnou)u člověka, potkana a myši, jsou úseky, které jsou pro všechny zmíněné druhy shodné, myslel že spadne ze židle. Uvědomil si totiž, že právě otevřel pandořinu skříňku, ze které se vyhrnula celá halda otázek: Jak je možné, že se tyto kusy DNA uchovaly u tak rozdílných druhů po miliony let ve zcela nezměné podobě? Proč si je tak různí živočichové úpěnlivě chrání po celý dlouhý oddělený vývoj a nedopustí, aby je poničila nějaká náhodná mutace? Proč to všechno, když tyto části neobsahují vůbec žádné geny!...
Funkce těchto „ostrovů genetické stability“, jak se jim nyní říká, zůstává stále nejasná. Přesto toto zjištění znamenalo zlom v našem myšlení a v pohledu na části genomu, které nenesou geny a o kterých se soudilo že jsou jakýmsi reliktem, kterého se organismy nedokázaly zbavit. Jakousi „naplaveninou“ po přestátých virových infekcích.
Ukázalo se, že to, co jsme se učili, není pravda a že ani genom bez genů, nebude zase až tak zbytečný, a že příroda bude mít důvod, proč se s takovou zátěží v každé své buňce tahá, i když jí to energeticky vyčerpává.
Ani ne půl roku po objevu učiněném v Kalifornii tu máme první důkaz, je také z USA. Objev se netýká Hausslerových „ostrůvků stability“, nýbrž jiné části DNA. Také však má co do činění s úseky takzvané „zbytečné“ nic nekódující DNA. Tentokrát se objev zadařil týmu Barbary Knowlesové z Jacksonovy laboratoře v Bar Harbor. Její tým zkoumal ve zmíněné oblasti - genomu bez genů - kousky DNA, kterým se říká retrotransposony. Ty se vyskytují u lidí, myší ale i u dalších savců. Každý z nás máme ve svém genomu stovky tisíc kopií takových kousků. Jejich původ není odhalen, ale je možné, že jsou pozůstatkem po retrovirových infekcích. Stejně jako retroviry, mají retrotransposony schopnost se množit a vkládat se do různých míst uvnitř našich genomů.
V posledním (říjnovém čísle časopisu Developmental Cell) se píše o tom, že tyto retrotransposony nejsou jen nesmyslnými "skákajícími" kousky DNA, za které jsme je dosud považovali. Jsou zřejmě jakýmsi skladištěm startovacích elementů pro spouštění genů. Pokud je tomu tak, potom více než třetina myšího a lidského genomu, o níž se soudilo, že je nefunkční, hraje úlohu v regulaci genové exprese a přispívá ke vzniku naší rozmanitosti.
Knowlesová se k této formulaci odhodlala až poté, co její tým zjistil, že různé typy retrotransposonů jsou neočekávaně aktivní v myších vejcích a že jiné se zase aktivují v časných embryích. Překvapivě se přitom zastupovaly jako jakési alternativní řídící jednotky a koordinovaly vyjádření (expresi) mnohočetných genů.
Podle nám dostupných informací je to první zmínka o těchto úsecích nekódující DNA (retrotrasposonech), která je dává do souvislosti se synchronizací a vývojem zárodku. Tedy regulací zprostředkovanou koordinovaným spouštěním mnohočetných genů.
Toto zjištění zároveň znamená, že náhodné vkládání těchto elementů, ke kterému jak víme dochází, může ovlivnit funkci genů a tím i naši náhodilou různorodost.
Retrotransposony zřejmě v časném stadiu vývoje zárodku do určité míry přeprogramovávají savčí emryonální genom, ale jenom tak, aby přitom došlo k normálnímu vývoji jedince.
Vývoj organismu se nám tak začíná jevit jako jakýsi orchestr genů, který je pod taktovkou dirigenta, který je pokaždé odjinud. I když je na programu stále tentýž kus, není to vždy totéž.
Funkce těchto „ostrovů genetické stability“, jak se jim nyní říká, zůstává stále nejasná. Přesto toto zjištění znamenalo zlom v našem myšlení a v pohledu na části genomu, které nenesou geny a o kterých se soudilo že jsou jakýmsi reliktem, kterého se organismy nedokázaly zbavit. Jakousi „naplaveninou“ po přestátých virových infekcích.
Ukázalo se, že to, co jsme se učili, není pravda a že ani genom bez genů, nebude zase až tak zbytečný, a že příroda bude mít důvod, proč se s takovou zátěží v každé své buňce tahá, i když jí to energeticky vyčerpává.
Ani ne půl roku po objevu učiněném v Kalifornii tu máme první důkaz, je také z USA. Objev se netýká Hausslerových „ostrůvků stability“, nýbrž jiné části DNA. Také však má co do činění s úseky takzvané „zbytečné“ nic nekódující DNA. Tentokrát se objev zadařil týmu Barbary Knowlesové z Jacksonovy laboratoře v Bar Harbor. Její tým zkoumal ve zmíněné oblasti - genomu bez genů - kousky DNA, kterým se říká retrotransposony. Ty se vyskytují u lidí, myší ale i u dalších savců. Každý z nás máme ve svém genomu stovky tisíc kopií takových kousků. Jejich původ není odhalen, ale je možné, že jsou pozůstatkem po retrovirových infekcích. Stejně jako retroviry, mají retrotransposony schopnost se množit a vkládat se do různých míst uvnitř našich genomů.
V posledním (říjnovém čísle časopisu Developmental Cell) se píše o tom, že tyto retrotransposony nejsou jen nesmyslnými "skákajícími" kousky DNA, za které jsme je dosud považovali. Jsou zřejmě jakýmsi skladištěm startovacích elementů pro spouštění genů. Pokud je tomu tak, potom více než třetina myšího a lidského genomu, o níž se soudilo, že je nefunkční, hraje úlohu v regulaci genové exprese a přispívá ke vzniku naší rozmanitosti.
Knowlesová se k této formulaci odhodlala až poté, co její tým zjistil, že různé typy retrotransposonů jsou neočekávaně aktivní v myších vejcích a že jiné se zase aktivují v časných embryích. Překvapivě se přitom zastupovaly jako jakési alternativní řídící jednotky a koordinovaly vyjádření (expresi) mnohočetných genů.
Podle nám dostupných informací je to první zmínka o těchto úsecích nekódující DNA (retrotrasposonech), která je dává do souvislosti se synchronizací a vývojem zárodku. Tedy regulací zprostředkovanou koordinovaným spouštěním mnohočetných genů.
Toto zjištění zároveň znamená, že náhodné vkládání těchto elementů, ke kterému jak víme dochází, může ovlivnit funkci genů a tím i naši náhodilou různorodost.
Retrotransposony zřejmě v časném stadiu vývoje zárodku do určité míry přeprogramovávají savčí emryonální genom, ale jenom tak, aby přitom došlo k normálnímu vývoji jedince.
Vývoj organismu se nám tak začíná jevit jako jakýsi orchestr genů, který je pod taktovkou dirigenta, který je pokaždé odjinud. I když je na programu stále tentýž kus, není to vždy totéž.
Retrotransposony již nejsou jen skákající a zbytečnou DNA. Jsou to elementy, které už v zárodku přeprogramují savčí genom a tím zřejmě přispívají k naší různorodosti.
Prameny:
The Jackson Laboratory in Bar Harbor, Maine
Anne E. Peaston, Alexei V. Evsikov, Joel H. Graber, Wilhelmine N. de Vries, Andrea E. Holbrook, Davor Solter, and Barbara B. Knowles: "Retrotransposons Regulate Host Genes in Mouse Oocytes and Preimplantation Embryos", Developmental Cell, Volume 7, Number 4, October 2004, pages 597–606.
Autor: Josef Pazdera
Datum: 13.10.2004 01:11
Diskuze:
