Čeští biologové objevili výjimečného parazita, který žije na našem území. Má tak chaotickou genetickou strukturu, že ji nedokáží napadnout ani viry. A to by se dalo velmi dobře využít.
„Jan zabil Štěpána. Ve hře pak umřel sám.“
„Jan zabil Štěpána ve hře. Pak umřel sám.“
Tato dvojice vět se liší jediným znakem – tečkou. Přesto mají úplně jiný význam. Vědci teď popsali podobný mechanismus v DNA, a to u cizopasníka, který žil v ploštici na Turnovsku, necelých pět kilometrů od hradu Trosky.
Nově objevený parazit má naprosto nepředvídatelnou a výraznou odchylku od genetického kódu, který je jinak úplně stejný u drtivé většiny organismů včetně člověka. Rozluštění této genetické záhady popsali čeští vědci ve studii, která vyšla v odborném časopise Nature.
Nově popsaný parazitický prvok Blastocrithidia nonstop sice naštěstí nenapadá přímo člověka, je ale blízce příbuzný trypanozomám, které způsobují řadu závažných chorob, například dobře známou spavou nemoc.
Zmatek v genetické knize
Genetická informace je uložena v molekulách DNA, jejichž jednotlivé úseky se označují jako geny a jejich soubor v daném organismu se nazývá genom. Každý gen v sobě obsahuje recept na výrobu jedné bílkoviny, která vzniká různými kombinacemi dvaceti základních aminokyselin procesem nazývaným proteosyntéza.
Pro jednoduchost si lze gen představit jako jednu větu začínající velkým písmenem a končící tečkou, zatímco genom je kniha vyprávějící celý příběh. Velká písmena a tečky oddělují jednotlivé věty a dávají tak celému příběhu jasnou strukturu a smysl.
Nedávno se ale ukázalo, že existují organismy, do jejichž vět pronikly tečky navíc, a to tak, že nahradily konkrétní písmena libovolných slov. V důsledku toho jsou čtenáři (v případě genomu se jedná o buněčné luštitele genetického kódu, tedy ribozomy) zmatení, kde věty skutečně končí – podobně jako v úvodním příkladu článku. „Příběh“ se pak stává zcela nesrozumitelným. V přeneseném slova smyslu by se dalo říci, že u nich došlo k biblickému zmatení jazyků jako v pradávné říši Babylonské.
Šifra
Snad nejzmatenější ze všech je právě nově popsaný druh trypanozomy, parazitující v českých plošticích. Vědci z Parazitologického ústavu Biologického centra a Mikrobiologického ústavu Akademie věd objevili molekulární mechanismus, který se u tohoto prvoka vyvinul, aby čtenář (ribozom) mohl procházet jeho genetickými větami tak, jako by v nich žádné tečky navíc nebyly. Věty jsou však tak specificky zašifrované, že ribozomy žádných jiných organismů nedokáží genetickou informaci správně rozluštit.
„Trik spočívá v povaze a délce molekuly transferové RNA (tRNA), která ribozomu běžně slouží jako luštitelská příručka, a v jedinečné úpravě jedné bílkoviny, která v buňkách za normálních okolností zajišťuje rozpoznávání teček, tedy přesné ukončení proteosyntézy,“ vysvětluje Leoš Valášek z Mikrobiologického ústavu Akademie věd.
Součinností těchto dvou upravených molekul pozná ribozom tohoto prvoka, kdy má, nehledě na spoustu teček, větu správně ukončit a kdy má tečky naopak nahradit původními písmenky, což příběhu (genetické informaci) vrátí smysl.
„Vypadá to tak trochu jako opravený diktát nepozorného žáka základní školy, ale jak přesvědčivě ukazuje studovaná trypanozoma, dá se s tím dobře žít. Jedná se o naprosto nečekaný a dramatický odklon od standardního genetického kódu, který je podstatou všeho živého,“ dodává další z autorů objevu, Zdeněk Paris z Parazitologického ústavu Biologického centra AV ČR.
Nové zbraně proti virům
Tento objev je důležitý nejen pro základní biologický výzkum, ale i pro nejnovější vědecké trendy, jakým je například syntetická biologie, jejímž cílem je uměle vytvořit a vylepšit produkci a vlastnosti biologických látek pro nejrůznější účely.
Ukázalo se totiž, že překladač, který prvok využívá, neumí využít například viry. Díky tomu je tento mikroskopický organismus proti jejich útokům imunní. Zkrátka narazí na text, který nepřečtou, neví, jak buňky nakazit, a tedy se v nich ani nemohou množit. Organismus přežije a virus zemře.
Naopak vědci už umí tento překladač vzít a vložit do jiných organismů. To by v budoucnu mohlo pomoct u některých vrozených nemocí, které vznikají právě kvůli chybě v našich genech. „Potenciál do budoucna je, že celou řadu poruch, které byly v tuto chvíli neopravitelné, můžeme opravit mechanismem, který vymyslel tenhle prvok,“ dodává parazitolog Julius Lukeš.
