Vědci popsali procesy řídících zapínání a vypínání genů v buňce. Výzkumu se účastnili i Češi
Mezinárodní tým s českou účastí popsal důležitou část procesů řídících zapínání a vypínání genů v buňce, tzv. expresi. Objevený mechanismus koordinuje skladbu komponent v buňce do složitějších celků. Ty kontrolují genovou expresi. Mechanismus je podle vědců klíčový pro základní buněčné funkce a může hrát roli i rozvoji některých nemocí, včetně rakoviny. O projektu v pátek informoval Ústav organické chemie a biochemie Akademie věd ČR (ÚOCHB AV).
Studii publikoval prestižní časopis Science. Tým vedli Courtney Hodges z Baylor College of Medicine v Houstonu a Václav Veverka z ÚOCHB.
Podle Hodgese se vědci většinou soustředili na jednotlivé komponenty buňky zapínající či vypínající geny. „Naše práce ale přináší novou perspektivu – že bílkoviny regulující rychlost exprese genů mohou působit také kolektivně, a tím dokáží jemně přizpůsobovat úroveň genové exprese aktuálním potřebám buňky. Identifkovali jsme mechanismus, který vzájemnou interakci těchto bílkovin umožňuje,“ vysvětlil vědec.
Vědci zkouší pěstovat samostatný lidský mozek. Naráží ale na etický problém
Číst článek
Tým navázal na studii zkoumající působení různých bílkovin při onemocnění leukemií a infekcí HIV. Tehdy se vědci zaměřili hlavně na interakce zprostředkované jedním typem proteinových domén zvaných TND. Nynější tým výzkum rozšířil a na domény TND narazil v mnoha dalších bílkovinách.
„Tyto domény jsme našli všude, kam jsme se podívali, především ve složitém soustrojí, které reguluje prodlužování řetězce RNA při přepisu z DNA. To je jeden z prvních kroků genové exprese ve všech lidských buňkách a jedná se o komplexní proces, kterého se koordinovaně účastní mnoho různých bílkovin,“ popsala první autorka článku Kateřina Čermáková.
„Zjistili jsme, že TND domény jsou nejčastějším strukturním prvkem mezi faktory, které ovlivňují syntézu RNA. Jakmile se po těchto doménách začnete dívat, tak zjistíte, že všechny důležité bílkovinné komplexy asistující při procesu prodlužování řetězce RNA je buď obsahují, nebo se na ně váží,“ zdůraznila vědkyně.
Interakční motivy
Vědcům už dřívější výzkumy naznačily, že TND domény fungují jako záchyt pro další bílkoviny – hlavně krátké nestrukturované úseky bílkovin zvané TND interakční motivy (TIM). Ty se podle odborníků studují obtížně. A tým se na ně nyní soustředil.
Čeští vědci popsali chromatické jizvy. Objev může pomoci pacientům s neuropatií či Parkinsonem
Číst článek
„Na těchto nestrukturovaných oblastech bílkovin je pozoruhodné to, jak se jako molekuly chovají,“ poznamenal Václav Veverka.
„Představte si takovou oblast jako vlákno, které je na jednom konci volné a divoce vlaje jako v prudkém větru. Jakmile narazí na správnou TND doménu z jiné bílkoviny, okamžitě se k ní pevně přivine, aby ji drželo nablízku,“ popsal vědec. Právě toto, dosud neznámé, propojení má zásadní roli v počátcích genové exprese.
Čermáková uvedla, že tyto TND-TIM interakce nejsou nahodilé, podle Hodgese je pak „dirigentem“ bílkovina IWS1, o níž se dosud soudilo, že má v prodlužování řetězce RNA jen druhotnou roli.
Tým také popsal, co se děje, když se nestrukturovaná oblast bílkoviny poruší a nemůže souhru více bílkovin řídit. Po vyřazení, byť jediné, nestrukturované oblasti, se podle Hodgese stovky genů s důležitými funkcemi okamžitě změnily a genová exprese nebyla dokončena.
Výsledky studie mohou přispět k výzkumu rakoviny, neurodegenerativních i virových nemocí a pomoci v jejich léčbě. „Snažíme se pochopit roli těchto interakcí při rozvoji nemocí, kterých se zkoumané proteiny účastní,“ napsal Veverka k tomu, čemu se nyní vědci věnují. Na nově zveřejněném výzkumu podle Veverky tým pracoval od roku 2015.
