Ultrakonzervované elementy v molekulární biologii nejsou šílenci se středověkým vnímáním reality, ale extrémně zajímavé kousky genomu, které byly objeveny zhruba před 3 lety. Měří od 200 až přes 700 písmen DNA a těch lidských se našlo celkem 481. Jejich konzervovanost spočívá v tom, že u člověka, laboratorní myši a potkana jsou naprosto totálně stejné. Společný předek primátů a hlodavců přitom žil před 80-90 milióny let.I zcela klíčové proteiny, které u člověka, myši a potkana dělají přesně to stejné, se mezi sebou znatelně liší. Ultrakonzervované úseky DNA ne.
Není to jen nějaká pochybná zvláštnost nás a hlodavců, kteří nám jsou v rámci savců vcelku blízce příbuzní. Prakticky všechny tyto ultrakonzervativní elementy jsou vysoce konzervované i u psa a slepic a to na 95 až 99 procent vůči lidským.
Objev ultrakonzervativních elementů byl velmi překvapivý. Tak tvrdá shoda po desítkách miliónů let evoluce je divná. Někdy to dokonce budí v popíračích evoluce marné naděje, že všechna naše DNA k něčemu je a že jen zatím nevíme k čemu. Snadný výpočet ovšem pohotově odhalí, že například u lidí jde jen o malou část odpadní, čili junk DNA. Velká část našeho genomu je pozůstatkem dávných virů a řádění parazitických sekvencí a jako taková byla a je nanic.
Ostrovy ultrakonzervované DNA leží poblíž některých genů nebo dokonce zasahují přímo do jejich obslužných a kódujících sekvencí. Předpokládá se, že to není náhoda, a že ultrakonzervativní elementy tyto geny, případně i jiné geny, nějakým způsobem ovlivňují. Není jasné, jak by to vlastně mělo fungovat. Tak nějak se počítá s tím, že se podílejí na regulaci klíčových kroků embryonálního vývoje, případně metabolismu buněk a že jsou kriticky nezbytné pro život.
Teď je ale všechno jinak. Tým molekulárních kouzelníků, v jehož čele stojí Nadav Ahituv z kalifornské Lawrence Berkeley National Laboratory, ve snaze zjistit, k čemu jsou ultrakonzervativní elementy dobré, nedávno vyrobil čtyři různé typy knockautovaných myšek. Myšky měly vypnuty vždy jeden ze čtyř vybraných ultrakonzervativních elementů.
Sledované elementy byly zvoleny po důkladné úvaze. Šlo vesměs o sekvence z blízkosti významných genů, jejichž poškození či vyřazení vede k těžkým vývojovým problémům. Jedním z vybraných elementů byl například uc467 o délce 731 bází. Ten je jeden z nejdelších,u myši, potkana a člověka je úplně stejný a má se za to, že reguluje blízký gen ARX, jehož poškození vede narušení sexuálního vývoje a ke smrtelným poruchám vývoje mozku. Badatelé sledovali osud 8 myšáků a 8 myšek od každého ze čtyř vypnutých elementů po 25 týdnů a mnohých případech i déle.
A jak to dopadlo? Myšky byly oproti všem očekáváním veselé, čilé a zdravé. Je to doslova rána pod pás. Autoři zamýšleli pozorovat chmurné důsledky vyřazení ultrakonzervativních elementů a místo toho dostali normální, životaschopné, sexující a množící se myšky plné života. Myšky podstoupily kupu klinických testů a ani jeden neodhalil nic divného.
Podle původních představ měla změna byť i jednoho jediného písmena v ultrakonzervativním elementu znamenat smrt. Myškám je to ale úplně jedno. Badatelé poněkud rozpačitě, ale nevyhnutelně dospěli k závěru, že záhadné ultrakonzervativní elementy jsou sice prakticky stejné u všech savců, fungující zvíře se ale bez jednoho z nich skvěle obejde.
Ultrakonzervativní elementy teď jsou ještě záhadnější. Stále se vůbec netuší, k čemu jsou dobré a proč jsou tak neuvěřitelně shodné mezi různými druhy zvířat. Když pomineme banality, jako že si v Berkeley neumí ohlídat čisté laboratorní nádobí, tak jsme zřejmě na stopě nějakého podivného molekulárního mechanismu. Jednoduché vysvětlení založené na kritickém významu pro život totiž padá. Může to být tak, že ultrakonzervativní elementy jsou nějakým způsobem v genomu zálohované a knockoutované myšky si je vyrobily znovu, třeba obdobou RNA editingu. Nebo je to celé náhoda a ultrakonzervativnost není k ničemu, jenom nám připadá nápadná. Nezbývá, než se zeptat těch myšek.
Pramen: PLoS Biology 5(9): e234, Science 304:1321-1325.