Bakterie dokážou ve svých buňkách torpédovat překážky v přepisu DNA

Vědci z Mikrobiologického ústavu AV ČR objevili nový mechanismus, jak dokáže buňka odstraňovat nefunkční komplexy, které vzniknou při přepisu genetické informace. Tým vedený Liborem Krásným z Laboratoře mikrobiální genetiky a genové exprese se tomto výzkumu věnoval osm let. Spolupracoval přitom s odborníky ze dvou fakult Univerzity Karlovy i francouzské Université de Paris. Výsledky, které publikoval The EMBO Journal, jsou důležité pro pochopení mechanismů, jak předcházet mutacím genů.

Molekula DNA se někdy nazývá „kniha života“, neboť jsou v ní zakódovány všechny zásadní informace o organismu. Při přepisu z DNA do RNA, což je nezbytné pro výstavbu bílkovin, se však občas celý proces zastaví a na úrovni chromozomů vznikne překážka. Tato překážka může být RNA polymeráza, enzym, který přepisuje DNA do RNA. Pokud by RNA polymeráza zůstala zastavená, mohlo by dojít ke srážce s replikační mašinerií (zdvojení DNA při dělení buňky) a vzniku mutací.

„Při zkoumání bakterie Bacillus subtilis jsme zaznamenali zcela nový mechanismus: určitý typ enzymu, konkrétně enzym RNáza J1, dokázal rozpoznat, dostihnout a efektivně uvolnit zastavenou RNA polymerázu z DNA. Proces jsme proto nazvali, a zcela oprávněně, ´torpédo efekt´,“vysvětluje Libor Krásný z Mikrobiologického ústavu AV ČR.

Schéma torpédo efektu: model RNázy J1 fungující jako torpédo, disociující zastavené komplexy RNAP z DNA.

Vědce přitom mechanismus překvapil. Strategie vývoje prokaryotických, jednodušších, organismů a eukaryot, vysoce organizovaných buněk, je totiž dramaticky odlišný. „Torpédování“ překážek v přepisu však mají shodný.

Tým nyní pokračuje v detailním výzkumu. Zajímat se budou o to, které části zúčastněných enzymů spolu reagují a s jakým účinkem. Proces popsaný u bakterie je totiž stejný jako u vyšších organismů včetně člověka. „Tyto poznatky mohou být v budoucnu nápomocné při odhalování podstaty genetických onemocnění, kdy má pacient mutace v genech analogických RNáz,“ doplňuje Libor Krásný.

Odkaz na článek:

Šiková M, Wiedermannová J, Převorovský M, Barvík I, Sudzinová P, Kofroňová O, Benada O, Šanderová H, Condon C, Krásný L. (2020) The torpedo effect in Bacillus subtilis: RNase J1 resolves stalled transcription complexes. EMBO J. doi: 10.15252/embj.2019102500.

Připravila: Lucia Hronková, Mikrobiologický ústav AV ČR, ve spolupráci s Markétou Růžičkovou, Odbor mediální komunikace Kanceláře AV ČR
Ilustrační foto: iStock
Schéma: Mikrobiologický ústav AV ČR

Přečtěte si také

• PŘEHLEDNĚ: Jak Akademie věd ČR pomáhá v boji proti koronavirové nákaze
• Nanoplasty jsou neviditelnou hrozbou, varuje environmentální chemik
• Předsedkyně Grantové agentury ČR udělila ceny v oblasti základního výzkumu
• Balanc v léčbě kmenovými buňkami. Vědci upozorňují na etiku schvalování
• Výzkum přináší průlomový objev o rostlinných hormonech
• Nadledvinové nádory nemají rády vitamin C, zjistili vědci
• I s rostlinami cvičí hormony. Vědci studují jak
• Věda hraje při zvládání pandemie klíčovou roli, ukázala konference
• Mikrobiom zásadně ovlivňuje nejen zdraví, ale i myšlení a chování
• Vědci poprvé zobrazili mikroskopem kapsule s živými buňkami