Zahlavi

Vědci z Akademie věd popsali, jak fungují molekulární nůžky na stříhání RNA

30. 10. 2023

Za molekulárního kadeřníka je možné s nadsázkou označit bílkovinu Gemin3. Objevená byla už před téměř čtvrtstoletím a vědělo se o ní, že je velmi důležitá, protože bez ní žádný organismus nepřežije. Nebylo ale zcela jasné, k čemu vlastně slouží. Nyní se vědeckým týmům z Ústavu molekulární genetiky AV ČR a Mikrobiologického ústavu AV ČR podařilo prokázat, že bílkovina hraje důležitou roli v procesu zvaném RNA sestřih. Výsledky jejich studie zveřejnil časopis Nature Communications.

Strukturní proměna molekul RNA v podobě, která připomíná rozevírající se sevřenou pěst, ovšem v měřítku nanometrů, odstartovává jeden ze základních molekulárních procesů života. „Zjistili jsme, že desítky let známé molekuly, tzv. spliceosomální RNA, jejichž geny se na dvoušroubovici DNA nacházejí ve všech buňkách lidského těla, se mohou vyskytovat i ve stavu do té doby neznámém a že tento stav se musí proměnit, aby proces genetického sestřihu začal,“ říká Josef Pánek z Mikrobiologického ústavu AV ČR.

Proměnu způsobí interakce s jinou molekulou, která je též přítomna ve všech buňkách lidského těla a jejíž funkce byla dosud také neobjasněná. „Interakce se dá obrazně připodobnit k polechtání jedněch molekul druhými na správném místě,“ dodává Pánek.

Jak číst knihu genů
V lidské DNA se nachází přibližně 20 tisíc genů, jakýchsi „stránek“ naší „genové knihy“. Každá stránka obsahuje návod pro výrobu určité bílkoviny (proteinu). Před tím, než se bílkovina vyrobí, se informace z DNA přepíše do molekuly RNA zvané pre-mRNA, která je přesnou kopií dané stránky v DNA.

Pouze malá část (asi jedna desetina) obsahuje informaci pro výrobu dané bílkoviny, zatímco zbytek se odstraní v procesu zvaném RNA sestřih. Zajišťují jej ohromné molekulární nůžky, tzv. „sestřihový komplex“, který se skládá ze 150 dílků, jež do sebe musí přesně zapadnout, aby nůžky správně fungovaly.

Kadeřník RNA
Mezinárodní vědecký tým pod vedením Davida Staňka z Ústavu molekulární genetiky AV ČR ve spolupráci s Mikrobiologickým ústavem AV ČR zjistil, že některé z dílků se musí nejdříve upravit, aby správně do skládačky zapadly, a popsal bílkovinu, která tyto úpravy dělá. Tato bílkovina je součástí většího komplexu, jehož poruchy způsobují odumírání motorických neuronů a svalovou dystrofii.

Skupina Davida Staňka
Tým Davida Staňka z Ústavu molekulární genetiky AV ČR

„Bílkovina nazývaná Gemin3 byla objevena před téměř pětadvaceti lety. Vědělo se, že v těle dělá něco velmi důležitého, protože žádný organismus její odstranění nepřežil, ale nevědělo se co,“ vysvětluje David Staněk. Pomocí matematického modelování vědci zjistili, že malé RNA, které jsou součástí sestřihového komplexu, nevypadají tak, jak se píše v učebnicích molekulární biologie a nemohou v této podobě správně fungovat.

„Matematické předpovědi kolegy z Mikrobiologického ústavu jsme potvrdili experimentálně a prokázali jsme, že Gemin3 funguje jako jakýsi kadeřník, který malé RNA učeše, aby do sestřihového komplexu dobře zapadly,“ dodává David Staněk.

Výsledky výzkumu pomáhají pochopit základní mechanismy fungování lidských buněk. David Staněk a jeho tým je využívají například při studiu dědičných chorob zasahujících oční sítnici.

Text: Leona Matušková, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR, na základě tiskové zprávy AV ČR
Foto: Shutterstock, Ústav molekulární genetiky AV ČR
Licence Creative Commons Text je uvolněn pod svobodnou licencí Creative Commons.

Přečtěte si také

Biologicko-ekologické vědy

Vědecká pracoviště

Výzkum v této oblasti je zaměřen na studium vztahů jak mezi organismy a prostředím, tak i mezi jednotlivými organismy; výsledky jsou využitelné v péči o životní prostředí. Studium zahrnuje terestrické, půdní a vodní ekosystémy a systémy parazit-hostitel. Výzkum je prováděn většinou na území ČR a přispívá tak k jejímu bio-ekologickému mapování. Dlouhodobá pozorování ve vybraných lokalitách se soustřeďují na typické ekosystémy studované z hlediska geobotaniky, hydrobiologie, entomologie, půdní biologie, chemie a mikrobiologie a na problematiku eutrofizace vybraných přehrad a jezer. V oblasti botaniky je studována taxonomie vyšších a nižších rostlin, zvláště řas, s využitím v oblasti ochrany přírody. Studium molekulární a buněčné biologie, genetiky, fyziologie a patogenů rostlin a hmyzu je předpokladem pro rozvoj rostlinných biotechnologií v zemědělství a využití hmyzu jako modelu pro obecně biologický výzkum. Botanický ústav též pečuje o Průhonický park, který je významnou součástí českého přírodního a kulturního dědictví. Sekce zahrnuje 4 vědecké ústavy s přibližně 1030 zaměstnanci, z nichž je asi 380 vědeckých pracovníků s vysokoškolským vzděláním.

Všechny výzkumné sekce