Vědci na příkladu křečka popsali ochranu genomu v pohlavních buňkách savců

Vědci z Česka ve spolupráci s japonskými kolegy na příkladu křečka popsali, jak funguje ochrana genomu v pohlavních buňkách savců. Zjistili, že krátké RNA molekuly (piRNA) jsou nepostradatelné nejen pro vývoj spermií, ale i funkčních vajíček. Výsledky studie zároveň ukázaly, že křeček zlatý ve výzkumu této oblasti odpovídá savcům lépe než tradičně studovaná myš, uvedli zástupci Akademie věd ČR (AV) v tiskové zprávě. Článek o výzkumu publikoval časopis Nature Cell Biology. Projekt podpořil grant Evropské výzkumné rady (ERC).

Podle odborníků ohrožují stabilitu genomu, tedy kompletní genetické informace organismu, takzvané mobilní elementy. Jde o parazitické úseky DNA, které se dokážou zkopírovat a vložit na další místa v genomu hostitele. Pokud jsou aktivní v pohlavních buňkách a časných embryích, přenášejí se tyto kopie i do dalších generací. Mobilní elementy tak silně ovlivňují stabilitu a vývoj genomu. Mohou být i prospěšné, většinou však genetickou informaci poškozují. Během evoluce se tak podle vědců vyvinuly obranné mechanismy. Klíčovým ochráncem v pohlavních buňkách živočichů jsou pak právě molekuly piRNA. Umí totiž mobilní elementy najít a "umlčet".

Na základě výsledků zkoumání geneticky upravených myší vědci dlouho předpokládali, že piRNA jsou u savců důležité jen pro ochranu spermií, zatímco v samičích pohlavních buňkách savců, na rozdíl od bezobratlých a ryb, nehrají roli.

Výzkum odborníků z Ústavu molekulární genetiky AV (ÚMG), kteří spolupracovali s laboratoří Acua Ogury z japonského institutu RIKEN, však prokázal, že u křečků jsou významné pro správný vývoj spermií i vajíček. To podle AV zásadně mění představu o funkci piRNA dráhy u savců. Studie také ukázala, že myš v tomto případě není vhodný model biologie savců.

"Některé mechanismy má myš pozměněné oproti většině ostatních savců. A to je i případ tohoto mechanismu. V tom molekulárním mechanismu jsou čtyři hlavní, my jim říkáme efektorové, molekuly. To jsou ty, které zařizují přímo obranu organismu. A myš jeden z nich ztratila," řekl ČTK molekulární biolog Petr Svoboda. "A je to právě ten faktor, který se objevuje u všech ostatních savců ve vajíčkách. Myš prostě zřejmě nějakým způsobem ten systém obešla nebo nahradila," vysvětlil vědec, který vede oddělení epigenetických regulací. Svoboda podotkl, že křeček má všechny čtyři efektory, díky čemuž je ostatním savcům podobnější.

Dokázat, že dosavadní předpoklad je nesprávný, vědcům trvalo šest let. Návrh projektu, který počítal s genetickou úpravou křečka zajišťující vyřazení piRNA ochrany, podle Svobody vznikl už v roce 2014. Vědci však zjistili, že provést to, co se u myší dělá rutinně, je u křečka velmi náročné. "Problém vyřešila Helena Fulková při pobytu u Acua Ogury, odkud přivezla křečky do Prahy v roce 2018. Na její výzkum pak navázala doktorandka Zuzana Loubalová, která jej dotáhla do konce. Proto mají obě vědkyně sdílené první autorství," zdůraznil Svoboda. "Ten mechanismus má nějaký začátek, kdy se začínají ty malé molekuly generovat. My jsme pozměnili jeden faktor, který stojí úplně na začátku výroby malých RNA," poznamenal vědec.

Aktuálnost výzkumu podle akademie dokazuje i to, že v nynějším čísle Nature Cell Biology vycházejí další dva články, které se zabývají analýzou křečků s mutacemi v piRNA mechanismu.

Nyní se Svoboda s kolegy věnuje výzkumu krátkých molekul u myší. Tým podle něj zajímá, jakým způsobem by mohly sloužit jako obrana proti virům. Zatímco u bezobratlých tak fungují, u savců zatím nikoliv.

Autor: ČTK