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

• Jak buňky reagují na stres? Tým zpřesnil popis vzniku protistresového proteinu
• I v oddělení biologie nádorů může být sranda, říká Veronika Vymetálková
• Vědci z Akademie věd popsali, jak fungují molekulární nůžky na stříhání RNA
• Vědci odhalili mutace, které spouštějí leukémii. Jejich objev může pomoci léčbě
• Změny v DNA a karcinogenní účinky: I to může odhalit toxikologický inkubátor
• Ječmen „live“: Češi jako první na světě umí živě sledovat dělení jeho buněk
• Ohrožená ňadra: vědci popsali rizikové varianty genu způsobujícího karcinom prsu
• Enzym „ptakopysk“ pomůže s vývojem nových účinnějších antibiotik
• Buňka je polívka se spoustou ingrediencí, říká Roman Pleskot
• Žralok malohlavý zná recept na dlouhověkost, dožívá se více než 400 let