Vědci popisují vznik a funkci zcela nových genů v DNA

Týmy Petra Svobody z Ústavu molekulární genetiky AV ČR a Kristiana Vlahovička z Univerzity Záhřeb popsaly unikátní evoluční mechanismus. Genetická informace jedince není neměnnou knihovnou genů, ale relativně neklidnou a dynamickou strukturou. Mohou za to tzv. mobilní genetické elementy, tj. úseky DNA, které se umí přesunout z místa na místo. Díky tomu vznikají úplně nové geny. Výsledky výzkumu česko-chorvatského tandemu vyšly před nedávnem v jednom z nejprestižnějších amerických periodik biologického výzkumu Cell a nyní také v časopise Genome Research.

„Víme, že množení mobilních elementů vytvořilo zhruba polovinu genomů člověka i myši,“ říká Petr Svoboda. „V našem výzkumu jsme se zaměřili na rodinu mobilních genomů, zvané MaLR, které umí fungovat jako kompletní genový počátek. Přitom si genom můžeme představit jako stavebnici, kde MaLR elementy jsou kostičky pro počátek genů, které se množí, náhodně zapojují a zkouší, jestli budou fungovat,“ dodává Petr Svoboda.

„Ty počty jsou ohromující, když si uvědomíte, že MaLR elementy jsou skoro všude a v okamžiku zabudování do genomu každý mohl fungovat jako genový počátek. Je to úžasný generátor genetické variability, který za posledních 80 milionů let podnikl 400 tisíc náhodných experimentů v myší linii a ve více než osmi stech případech se mu podařilo vytvořit dodnes fungující počátky genů. Naše práce tak ukazuje, že jak úzké může být soužití hostitele a jeho genetických mobilních elementů,“ říká Petr Svoboda.

Zajímavé je, že k současným výsledkům došel tým Petra Svobody trochu oklikou, protože jeho výzkum se soustředí na regulaci aktivity genů ve vajíčku a časných embryích, ne na studium evoluce. „Ale díky předchozím výsledkům jsme získali grant Evropské vědecké rady (ERC), který nám umožňuje se podívat na studované téma v širších souvislostech,“ uvádí Petr Svoboda.

Publikace Petra Svobody a Kristiana Vlahovičky v Genome Research k dosavadnímu objevu nové funkce genu způsobené elementem MaLR přidává dalších osm set případů. Jaké nové funkce těchto osm set případů představuje, se teď vědci snaží zjistit.

„Musíte si uvědomit, že máme přes osm set případů, z nichž jen část bude mít zjistitelnou biologickou funkci. Než přikročíme k drahým experimentům, musíme ještě doanalyzovat několik terabytů dat," upozorňuje Petr Svoboda.

Vodítka pro další výzkum vědci už mají. Jedním takovým je zcela nový myší protein-kódující gen, který příbuzný potkan nemá. Takové geny jsou vzácné. Vědci dosud zrekonstruovali proces jeho vzniku a ukázali, že jeho evoluce stále probíhá i u laboratorních myší. „Avšak nevíme, jakou má funkci – ani, zda vůbec nějakou zjistitelnou funkci má. Je to nově vzniklý gen, nemusí mít ještě funkci,“ vysvětluje Petr Svoboda.

„Do roka budeme vědět, jak to s tou funkcí je,“ uzavírá Petr Svoboda.

Další informace najdete v tiskové zprávě.

Připravil: Vlaďka Coufalová, Odbor mediální komunikace AV ČR z podkladů Ústavu molekulární genetiky AV ČR
Foto: Ústav molekulární genetiky AV ČR (popis: Takto vypadá evoluční strom jedné skupiny MaLR modulů zachycující zhruba 60 milionů let. Každá odstředivá čára je jeden element, délka odpovídá stáří, červená označuje ty, co dodnes přispívají ke genové aktivitě.)

Přečtěte si také

• Breberky mě fascinovaly odmala, říká mikrobiolog Michal Kraus
• Učíme se, vybavujeme si a zapomínáme. Co dokáže paměť a jak ji přelstít?
• Nádorové buňky jako zlodějky. Jak posílit imunitní systém, aby na ně vyzrál?
• Nová sloučenina chrání kostní buňky, může pomoci pacientům s cukrovkou
• Růst listů, kořenů, kvetení i rozmnožování aneb Za vším hledej hormon
• Řekni mi to vůní. Pachová komunikace řídí životy zvířat i lidí
• Luční kvítí klíčem k poznání evoluce. Vědci popsali DNA chromozomu Y
• Jak se mozek zotavuje po mrtvici? Odpovědi přináší studie českých vědců
• Čirok produkuje unikátní pyl. Může být cestou k pěstování odolnějších plodin
• Jak opravit míchu: Kristýna Kárová zkoumá možnosti obnovy nervových buněk