Sdílet
13. září 2023
Výzkumný tým z CEITEC Masarykovy Univerzity a Biofyzikálního ústavu AV ČR vedený Miloslavou Fojtovou a Jiřím Fajkusem vytvořil novou unikátní databázi, TeloBase, poskytující informace o telomerových sekvencích a o jejich evolučních změnách. Telomery mají v buňce velmi důležitou funkci, chrání totiž genetickou informaci uloženou uvnitř chromozomů. TeloBase umožňuje konstrukci vývojových stromů a kandidátní telomerové sekvence mohou být dále testovány v laboratoři. Díky této databázi se již vědci nemusí probírat „stohy“ sekvenačních dat a pracně z nich vybírat krátké opakující se motivy, jako tomu bylo dosud. Výsledky tohoto výzkumu byly nedávno publikovány v prestižním mezinárodním časopise Nucleic Acid Research.
Telomery jsou struktury na koncích lineárních eukaryotických chromozómů s důležitou funkcí: odlišují přirozené konce chromozómů od zlomů DNA a chrání genetickou informaci uloženou uvnitř chromozómů. Buněčný aparát totiž není schopen kompletně replikovat konce chromozómů, které se tak při buněčném dělení zkracují. Zkracují se tedy telomery, a ne například úseky DNA, které kódují životně důležité proteiny. Zkracování telomer může kompenzovat enzymový komplex složený z RNA a proteinů zvaný telomeráza. Telomery jsou tvořeny krátkými opakujícími se úseky DNA, telomerovými repetitivními sekvencemi; lidské telomery mají sekvenci TTAGGG, telomery většiny rostlin TTTAGGG. Ale právě u rostlin byla identifikována spousta druhů s odlišnou telomerovou sekvencí.
Telomery jsou důležité právě pro svoji ochrannou funkci. Problémy s délkou telomer nebo poruchy funkce telomerázy jsou korelovány s významnými patologickými stavy včetně nádorových onemocnění. Proč se ale zabývat jinými než lidskými telomerami? „Detailní informace o tom, jak se měnila struktura a funkce telomer během evoluce, je nezbytná pro pochopení toho, jak to vlastně na koncích chromozómů funguje a jak bychom do této mašinerie mohli případně zasáhnout – tak, abychom problémy napravili, a ne ještě zhoršili,“ vysvětluje Miloslava Fojtová.
Nový sofistikovaný on-line nástroj TeloBase obsahuje telomerové sekvence více než 9 000 organismů. Jde o motivy, které již byly experimentálně potvrzeny, i o ty, které jsou zatím vytipované na základě například sekvenačních dat. „V tomto smyslu je databáze cenným zdrojem pro další výzkum. Významným prvkem je i to, že TeloBase může být spravována komunitou zainteresovaných vědců, kteří mohou na základě svých výsledků přidávat nově objevené nebo navržené telomerové sekvence. Sekvence budou následně dalšími odborníky posouzeny a implementovány do databáze. Tato interaktivita napříč komunitou je klíčová pro udržení aktuálnosti databáze,“ říká Martin Lyčka. Častým problémem mnoha databází je právě to, že v důsledku rychlého vědeckého pokroku se bez pravidelných aktualizací za pár let stanou zastaralými.
V dnešní době jsme zvyklí, že na pár jednoduchých kliknutí najdeme kompletní informaci o čemkoliv. U telomerových sekvencí toto možné nebylo. Na druhou stranu, až donedávna nebyl důvod pro vytvoření takové databáze, protože se předpokládalo, že sekvenčních motivů tvořících telomery je jen pár – TTAGGG u savců, TTTAGGG u rostlin. Komplikovanější byla situace u kvasinek, ale to byla svým způsobem výjimka. V současné době však vyplouvá na povrch, že jednotnou telomeru mají pouze obratlovci, jinak je spektrum telomerových sekvencí u různých druhů nesmírně pestré.
Z toho důvodu se ukázalo, že stávající zdroje obsahující telomerové motivy jsou naprosto nedostačující. V přechozí telomerázové databázi (Telomerase Database) je zahrnutých 61 publikací, ta nejnovější je více než 10 let stará. Databáze rostlinných sekvencí rDNA (Plant rDNA Database) zahrnuje 81 článků, ve kterých je uvedena i sekvence telomery. Navíc je zřejmé, že telomerové sekvence jsou v těchto databázích vedlejším objektem zájmu, primárním zájmem jsou enzym telomeráza a rDNA.
Nápad vytvořit komplexní databázi telomerových sekvencí vznikl mimoděk během hovoru Martina Lyčky s Vratislavem Peškou u kávy. Po tomto setkání Martin Lyčka vymyslel koncept TeloBase a databázi naprogramoval. Je třeba vyzdvihnout i příspěvek doktoranda Michala Závodníka, který se významným způsobem podílel na literární rešerši. A byla to opravdu rozsáhlá rešerše. Michal s Martinem prostudovali tisíce publikací vydaných za bezmála 40 let telomerového výzkumu a jen podrobné čtení těchto článků představovalo několikaměsíční mravenčí práci. Důležité pro zajištění chodu databáze bylo i zapojení Martina Demka z Bioinformatické CF CEITEC MUNI.
Výzkum vznikl díky podpoře projektu GAČR ExPro (20-01331X, GAČR), společného projektu CEITEC MU a BFÚ AV ČR. CF Bioinformatika je financována projekty e-INFRA CZ (ID:90254, MŠMT) a ELIXIR-CZ (ID:90255, součást mezinárodního infrastrukturního projektu ELIXIR).
Autor/ka
Odborný kontakt
