Jak čtou buňky informace v DNA?

Po dlouhou dobu se věřilo, že základní genetickou jednotkou jsou geny a že každý gen nese informaci pro tvorbu jedné bílkoviny. Nicméně v posledních letech se ukazuje, že většina genů může sloužit k výrobě více než jedné bílkoviny v závislosti na tom, v jaké části lidského těla je daný gen „čten“. Například bílkovina fibronektin, důležitá pro hojení ran, se v krvi vyskytuje pouze v krátké formě. Vedle toho existují ještě fibronektiny, které jsou o něco delší, vylučuje je mnoho typů buněk do mezibuněčného prostoru a mimo jiné jsou i často hojně nalézány v některých nádorech. Všechny rozdílné fibronektiny vznikají z jediného genu díky „alternativnímu sestřihu“ RNA. Co to je?

Informace z vlákna molekuly DNA jsou v buňkách nejprve přepsány do podobného vlákna RNA. Každá RNA je následně zkrácena (sestřižena, proto RNA sestřih) a teprve podle této sestřižené RNA buňky postaví bílkoviny. Buňky si sice RNA sestřihem přidělávají práci, ale zároveň sestřih dokážou rafinovaně využívat: někdy RNA zkrátí víc, někdy míň, a proto se může z jednoho genu vytvořit např. krátký i dlouhý fibronektin. Poruchy tohoto děje mohou vést k závažným onemocněním.

Hlavními faktory, které rozhodují o sestřihu RNA, jsou krátké úseky v RNA a regulační molekuly, jež tyto úseky v RNA rozpoznávají. Nicméně již delší dobu existovalo podezření, že tato představa není kompletní. Vědecký tým pod vedením doktora David Staňka z Ústavu molekulární genetiky (ÚMG) Akademie věd ČR nyní zjistil, že o alternativním sestřihu se částečně rozhoduje již na úrovni DNA, tedy daleko dříve, než se dříve předpokládalo.

DNA je v buněčném jádře obalena bílkovinami zvanými histony, které ji chrání. Vědci z ÚMG AV ČR došli k závěru, že malé modifikace histonů mění sestřih některých molekul RNA, kupříkladu těch, které kódují právě bílkovinu fibronektin. Důležité je, že modifikace histonů lze ovlivňovat různými látkami, a tak nepřímo měnit i sestřih RNA. Mnoho z těchto látek se testuje v klinických studiích jako možná léčiva nádorových či neurodegenerativních onemocnění. Zjištění, že tato léčiva mohou měnit alternativní sestřih mnoha set genů, může rozšířit jejich léčebný účinek i na nemoci způsobené chybným sestřihem RNA.

Více informací v časopise PloS ONE: Hnilicová J. a spol. (2011) Histone deacetylase aktivity modulates alternative splicing. PloS ONE, 6(2): e16727, viz http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0016727

Kontakt: David Staněk, Ph.D., Ústav molekulární genetiky AV ČR, v. v .i., tel.: 296 443 118, e-mail: stanek@img.cas.cz

Připravily: Odbor mediální komunikace (Kancelář AV ČR) a Ústav molekulární genetiky AV ČR, v. v. i.