Zahlavi

Bakterie dokážou ve svých buňkách torpédovat překážky v přepisu DNA

14. 02. 2020

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

Biologie a lékařské vědy

Vědecká pracoviště

Cílem výzkumu je poznávání procesů v živých organismech, a to na úrovni molekul, buněk i organismů. Biofyzikální výzkum se zabývá studiem vztahu DNA – protein a vlivu faktorů životního prostředí na organismy. V oblasti molekulární genetiky a buněčné biologie jsou studovány zejména signální cesty pro spouštění reakcí a odezvy cílových genů na tyto signály; zvláštní pozornost je věnována studiu buněčných mechanismů imunitních odpovědí. Sledovány jsou rovněž genomy mikroorganismů a procesy směřující k moderním technologiím přípravy látek s definovanými biologickými účinky. V oblasti fyziologie a patofyziologie savců a člověka je výzkum zaměřen na kardiovaskulární fyziologii, neurovědy, fyziologii reprodukce a embryologii s cílem vytvořit teoretické základy preventivní medicíny. V oblasti experimentální botaniky se výzkum věnuje genetice, fyziologii a patofyziologii rostlin a moderní rostlinné biotechnologii. Sekce zahrnuje 8 vědeckých ústavů s přibližně 1930 zaměstnanci, z nichž je asi 690 vědeckých pracovníků s vysokoškolským vzděláním.

Všechny výzkumné sekce