Jednoprocentní pravda o genech

Genetici přečetli lidskou DNA už dříve, nyní se ji snaží pochopit. Prozkoumali zatím jediné procento, ale překvapení bylo stoprocentní.

Nečekané výsledky přinesla první fáze ambiciózního projektu „pečlivého čtení“ DNA

Čím hlouběji nahlížíme do vlastní dědičné informace, tím zmatenější pohled se nám nabízí. První zveřejněné výsledky projektu ENCODE zpochybnily dogmata, na které přísahaly generace genetiků. Pokud chceme shrnout výsledky zveřejněné v týdeníku Nature a časopise Genome Research do jediné věty, stačí říct: „Všechno je jinak!“

Dědičnou informaci jsme dlouho dělili na geny, podle jejichž instrukcí si buňky vyrábějí bílkovinné molekuly nezbytné pro chod buňky, a jakousi vycpávku, označovanou také jako „zbytečná DNA“. Na začátku čtení lidské dědičné informace někteří vědci navrhovali soustředit se pouze na geny a „zbytečnou DNA“ prostě přeskočit.

Dnes je jasné, že by to byla fatální chyba. „To by člověk musel být hodně odvážný, aby řekl, že DNA mimo geny je zbytečná,“ řekl americký genetik John Greally časopisu New Scientist.

Vědci sdružení v projektu ENCODE si vybrali namátkou 44 míst lidské dědičné informace a z nich přečetli celkem 30 milionů písmen genetického kódu. To je asi 1 procento celé lidské DNA. Pro jistotu četlo ty samé úseky lidské DNA 38 laboratoří, které si vzájemně kontrolovaly výsledky. Celkem odhalily čtyři stovky genů.

Podle klasických představ měly buňky vyrábět podle genů stejný počet molekul ribonukleové kyseliny (RNA), jež slouží buňce jako „pracovní výkres“ pro syntézu bílkoviny. Jenže molekul RNA bylo dvakrát víc. Míst, odkud mohla buňka začít tvořit molekuly RNA, bylo dokonce 10krát víc než genů.

Ukázalo se, že buňky vyrábějí RNA nejen podle genů, ale i úseků „zbytečné“ DNA ležící mezi geny. Další molekuly RNA vznikají podle „smíšených“ úseků DNA, jež obsahují jak část „zbytečné“ DNA, tak část genu.
Jisté je jen jedno. Bílkoviny se podle těchto „nadbytečných“ molekul RNA netvoří. „A k čemu jsou dobré? Nevíme,“ přiznal genetik Ewan Birney z European Bioinfromatics Institute v britské Cambridgi. „Zdá se, že rozličné molekuly RNA spolupracují. Některé vyrábějí bílkoviny, ale co dělají ty zbývající, to nemáme potuchy.“

Americký genetik Tom Gingeras ze společnosti Affymetrix narazil na první molekuly RNA, jež nejsou určeny k tvorbě bílkovin, už před třemi roky a je přesvědčen, že jsou pro buňky důležité. „Rozhodně nevznikají náhodou,“ tvrdí Gingeras. „Možná pomáhají transportovat molekuly v buňce, možná dolaďují funkci genů.“

Proměnlivý stavební plán

Vědci byli přesvědčeni, že úseky DNA, podle nichž se tvoří „pracovní výkresy“ v podobě RNA, se nemohou příliš měnit. Evolucí byly dovedeny téměř k dokonalosti. Jakoukoli změnou se mnohem snáze poškodí než vylepší. V rámci projektu ENCODE vědci srovnávali DNA celkem osmadvaceti různých živočichů a přitom se soustředili na úseky, podle kterých buňky tvoří RNA. Zpočátku výsledkům odmítali uvěřit. Polovina úseků „zbytečné“ DNA, podle kterých buňky tvoří RNA, se u jednotlivých tvorů zásadně liší. Zdá se, že ani rozsáhlé změny DNA nejsou živočichům na překážku.
„Není to nějaká zvláštní výjimka, a už vůbec ne specifický rys lidské DNA,“ říká Ewan Birney.

Obraz genu jako evolučně stálého úseku DNA se rozplývá. Výsledky projektu ENCODE naznačují, že mnohé geny pracují „obousměrně“, tedy že podle jedné a téže části DNA vzniknou dvě odlišné RNA. Jednu pořídí buňka, když čte gen obvyklým způsobem „dopředu“. Druhá vzniká, když buňka čte stejný gen pozpátku.

Také představa, že plných 97 procent DNA zůstává za života buňky v klidu, se pod tíhou dat z ENCODE hroutí. Australan John Mattick dokonce uzavřel s Birneyem sázku, že aktivitou hýří nejméně pětina lidské DNA. Vítěz sázky se může těšit na basu plnou oblíbeného pití. Ale pokud budou překvapení z ENCODE pokračovat, budou možná kapku něčeho ostřejšího potřebovat i ostatní genetici.

***

Jak všichni víme, na smlouvách jsou často nejdůležitější věci napsané tím nejmenším písmem. Genetici si ale mysleli, že v jejich oboru to neplatí, a při prvním čtení lidské DNA zbytečný „drobnotisk“ v genomu jenom prolétli. Příroda ale nehraje fér a dnes je jasné, že i „zbytečné“ části DNA jsou nezbytné. Pro vědu je ale jejich význam zatím neznámý. Na většinu otázek by měl odpovědět velký mezinárodní projekt ENCODE, který chce přispět k podrobnému pochopení fungování genetické mašinérie.

JAROSLAV PETR www.lidovky.cz/jednoprocentni-pravda-o-genech-dzs-/ln_noviny.asp?c=A070622_000102_ln_noviny_sko&klic=220009&mes=070622_0

Salvage prospect for ´junk´ DNA news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/4940654.stm