Sdílet
21. května 2020
Pomocí metod chemické biologie se odborníkům otevírají možnosti výzkumu nových RNA modifikací zejména ve virech a bakteriích, díky čemuž je usnadněno jejich pochopení. Tyto metody jsou obvykle aplikovány na biologické systémy, což poté do budoucna vede ke snaze identifikovat buněčné procesy.
Čipernost českých vědců je patrná nejen z jejich celosvětových aktivit, ale také z četných úspěchů na poli moderních vědeckých disciplín. Do seznamu mezi celou řadu významných objevů se letos zapsal i ten, na němž se podíleli experti z Ústavu organické chemie a biochemie ve spolupráci s kolegy z Mikrobiologického ústavu Akademie věd České republiky. Studie vyšla v prestižním odborném časopise Nature Communications.
VĚDĚLO SE O NICH UŽ DŘÍVE
Pozornost odborníků byla směřována na studium střevní bakterie Escherichia coli, díky němuž se jim podařilo pochopit a popsat funkci tzv. alarmonů, tedy malých molekul, jež se objevují ve zvýšené míře ve všech typech organismů zejména v momentu, kdy se potýkají s nějakou zátěží. K objevu alarmornů došlo už před více než 50 lety, tehdy byli vědci toho názoru, že jejich účel spočívá v buněčné signalizaci ve chvíli, kdy je organismus vystaven stresu. Dosud však neměli ponětí o tom, jakým způsobem tento „buněčný poplach“ vyvolávají.
PODOBNOST S RNA NENÍ NÁHODNÁ
Vědecký tým, který vedla Hana Cahová z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR, se mimo jiné podílel také na výzkumu ribonukleové kyseliny (RNA), a díky těmto znalostem se jim podařilo nalézt jisté podobnosti molekul s malou částí RNA. „Jako chemici jsme si všimli do očí bijící podobnosti těchto alarmonů se strukturou RNA, a tak jsme mohli odhalit něco, co zůstávalo biologům po padesát let skryto,“ řekla Hana Cahová. Závěr, který vědci předložili, byl nejprve pouze teoretického charakteru, podle něj by alarmony mohly být součástí RNA. Pro ověření svých tvrzení pracovali na vývoji techniky, jež by tyto molekuly jako součást RNA uměla vyhledat. To následně vedlo k nálezu devíti nových, dosud nepopsaných druhů těchto molekul, a tak s obrovským nadšením prokázali, že se skutečně v RNA nacházejí a lze je lokalizovat na jejích koncích, kde mají roli tzv. čepiček, chránících před poškozením.
RECYKLACE RNA
Nejdůležitější úlohou RNA je, že buňce umožňuje překládat informace uložené v DNA do enzymů. Její životnost je však poměrně krátká, obvykle jen několik málo sekund až minut, ale v některých případech se může jednat i o hodiny nebo dny. Děj, ke kterému dochází opakovaně, se odehrává následovně – buňka se zbavuje staré RNA, která již posloužila svému účelu, a vytváří novou. „Nepřáteli“ RNA jsou enzymy označované jako nukleázy, které starou RNA rozkouskují na několik částí, z nichž některé mohou posloužit při tvorbě nové RNA. Čepička nalézající se na konci RNA je schopna této destrukci zabránit. Aby mohly enzymy vykonávat práci, aniž by jim čepička překážela, musejí do předních řad vyslat specializovaný enzym, který čepičku odstraní. Hana Cahová a její spolupracovníci ale prokázali, že enzym nedokáže alarmonovou čepičku odstranit v případě, že je methylovaná, což znamená, že je doplněna o methylový přívěsek. Ten se vyskytuje v situacích, kdy buňka trpí nedostatkem živin.
UMÍ SI PORADIT I V DOBĚ NOUZE
Výroba nové RNA je energeticky náročná, což je podle odborníků nejspíš důvodem, proč je v době „hladu“ buňka schopna šetřit vzácnou a již připravenou RNA. Methylace čepiček na koncích RNA se spustí v momentu, kdy buňka postrádá živiny. Enzymy tak nemohou RNA rozcupovat na kousíčky. V případě dostatečného množství živin na řadu přichází již zmíněný specializovaný enzym, jenž methylovanou čepičku velice snadno odstraní, čímž způsobí degradaci dříve chráněné RNA. Ze všech zmíněných informací vyplývá, že stěžejní roli hrají reakce okrajových konců RNA a vnější faktory, jimž je buňka vystavena. Tento objev by mohl napomoci k lepšímu seznámení s buněčnými reakcemi na okolní prostředí. Nyní vědci vědí, že ribonukleová kyselina je chemicky mnohem komplikovanější, než se dosud domnívali.
***
Výzkum RNA se bude rozšiřovat V evropském programu na podporu vědy Horizont 2020 uspěl také výzkumný institut CEITEC Masarykovy univerzity (MU). S finanční podporou v přepočtu zhruba 14 milionů korun ožije projekt INTEG-RNA, jenž podporuje spolupráci brněnských odborníků se zahraničními vědci. Cílem projektu je posílení základního výzkumu RNA a jejích funkcí v živých organismech. Koordinovat jej bude Mary O´Connell z CEITEC MU.
Studiem RNA se v institutu zabývá celkem sedm skupin, jež se zaměřují jednak na modifikace RNA molekul v buňce, odpovědné za vznik autoimunitních chorob či rakovinného bujení, jednak na vliv RNA na regulaci nejrůznějších buněčných procesů. „Základní výzkum RNA je v institutu CEITEC MU velmi silný a získání grantu právě v této oblasti dokazuje naši konkurenceschopnost. Naše síla spočívá nejen v rozmanitosti RNA témat, která studujeme, ale také ve skvělé spolupráci mezi různými výzkumnými skupinami,“ uvedla O‘Connell.
MEZINÁRODNÍ SPOLUPRÁCE SKÝTÁ MNOHO VÝHOD Na projektu budou čeští vědci spolupracovat s kolegy z Edinburské univerzity, Evropské laboratoře molekulární biologie v Heidelbergu, Univerzity Johannese Gutenberga a z Institutu molekulární biologie v Mohuči. Zapojené instituce budou mít možnost podílet se na společném výzkumu, sdílet metodologické přístupy, diskutovat o výzkumných otázkách, ale rovněž se účastnit konferencí, posílat zaměstnance na výměnné pobyty nebo se podílet na specializovaných školeních.
PANDEMIE KOMPLIKUJE SITUACI Z důvodu epidemie koronaviru jsou však hranice uzavřeny, což značně komplikuje plány. „Projekt bude zahájen v lednu příštího roku a doufáme, že se do té doby najdou prostředky a možnosti řešení současné krize a obnoví se volný pohyb osob i přes hranice jednotlivých států. Vědecká mobilita je velmi přínosná a je nezbytnou podmínkou pro budování excelentní vědy, která mimo jiné velmi pomáhá právě při řešení pandemie koronaviru,“ vyjádřil se k dění ředitel institutu CEITEC MU Jiří Nantl.
Více v květnovém vydání časopisu 21. Století.
Autor: Dagmar Garciová
Zdroj: 21. Století