Ostravští přírodovědci objevili organismy s unikátním genetickým kódem

Ostrava / Tým mladých ostravských vědců pod vedením docenta Marka Eliáše učinil v krátkém časovém intervalu hned tři objevy, které přepisují kapitoly učebnic genetiky. Za svůj přínos vědě tak převezme Eliáš 24. května 2017 cenu Nadačního fondu Neuron pro mladé vědce do 40 let doprovázenou prémií 250 000 korun.

Doc. Marek Eliáš

Skupina badatelů sdružená do Life Science Research Centre (LSRC) na Katedře biologie a ekologie Přírodovědecké fakulty Ostravské univerzity se zabývá studiem tzv. protistů, rozmanitým souborem eukaryotických organismů vykazujících unikátní vlastnosti. Jednou z nich je i alternativní genetické kódování. A právě tři bezprecedentní nekanonické formy genetického kódu ostravští vědci nedávno popsali v článcích otištěných v prestižních zahraničních časopisech. Tyto a další úspěchy vědecké skupiny vysloužily jejímu vedoucímu Marku Eliášovi cenu Neuron pro mladé vědce 2017 v oblasti biologie (více informací o ceně: http://www.nfneuron.cz/cs/cena-neuron; laureáti ročníku 2017: http://www.nfneuron.cz/cs/cena-neuron/cena-neuron-pro-mlade-vedce/laureati-2017/; medailon Marka Eliáše k této ceně: http://www.nfneuron.cz/cs/oceneni-vedci/laureati-ceny-neuron/2017/marek-elias/).

V LSRC se mimo jiné věnují genomice, tedy studiu genomů. Genomem se rozumí celkový soubor genetické informace jedince zapsaný v sekvencích nukleových kyselin (DNA a RNA) uložených v jeho buňkách. Tato informace je přímo zapsána ve struktuře nukleových kyselin, konkrétně v podobě pořadí tzv. nukleotidových bází. Ty jsou čtyři, označované písmeny A, C, T a G. Esenciální složkou všech živých organismů jsou proteiny, z nichž se skládají těla organismů. Proteiny se v buňkách skládají prostřednictvím složitého aparátu z 20 základních aminokyselin, jejichž přesné pořadí určuje výslednou strukturu, vlastnosti a biologickou funkčnost proteinů. Pořadí aminokyselin v proteinech je určeno pořadím nukleotidových bází v nukleových kyselinách. A právě soubor pravidel řídící molekulární mechanismus, jímž buňka překládá genetickou informaci zapsanou v pořadí nukleotidů do struktury proteinů, nazýváme genetickým kódem.

Genetický kód byl rozluštěn v 50. letech 20. století. Jeho základním principem je, že pořadí aminokyselin v proteinu určuje pořadí trojic nukleotidových bází, tzv. kodonů, v příslušném genu. Každý konkrétní kodon tak určuje jednu konkrétní aminokyselinu. Zatímco existence 4 nukleotidů dává možnost kombinačně sestavit 64 různých kodonů, aminokyselin je jen dvacet. Proto některým aminokyselinám odpovídá více než jeden kodon. Existují však také 3 tzv. terminační kodony (UAG, UAA, UGA), které nekódují aminokyselinu, nýbrž ukončují proces překladu proteinu. Tento genetický kód je téměř univerzální, platí tedy pro naprostou většinu živých druhů od bakterie po člověka. Existují však sporadické výjimky, k nimž svými třemi objevy přispěli právě ostravští vědci.

Již v minulosti byly hlášeny objevy nekanonického kódování aminokyselin u eukaryotických organismů. Většina z nich však popisovala změnu jednoho nebo dvou terminačních kodonů na kodony kódující konkrétní aminokyselinu. Při studiu skupiny protistů zvaných blastokritidie, jejichž studiu se LRSC rovněž věnují, ostravští vědci popsali bezprecedentní variantu kódování, ve které se všechny tři terminační kodony mění na kodony kódující aminokyselinu. Zatímco terminační kodon UGA kódoval v tomto případě aminokyselinu tryptofan, zbylé terminační kodony UAA a UAG plnili v závislosti na své poloze v genu funkci terminační i kódující (pro aminokyselinu glutamát). Na detailním molekulárním vysvětlení tohoto jevu ostravští badatelé dále intenzivně pracují.

Většina dřívějších zjištění alternativního genetického kódování popisovala koordinovanou změnu terminačních kodonů UAG a UAA na kodony kódující aminokyselinu. Proto se vědcům zdálo, že existuje pravidlo, že kodony UAG a UAA nemohou mít odlišný význam. Přestože tuto domněnku podporovalo několik nezávislých nálezů, ostravským vědcům se opět podařilo objevit hned dvě výjimky z pravidla. Ve spolupráci s pražskými kolegy podrobili rozsáhlé analýze nově popsaného bičíkovce Iotanema spirale, v jehož genomu mají kodony UAG a UAA odlišnou funkci. Druhým organismem s alternativním genetickým kódem se stal náhodně objevený druh prvoka obývajícího ploštici Lygus hesperus. Tento doposud neznámý druh představuje zatím nepopsanou evoluční linii protistů v rámci širší skupiny Rhizaria a bude podroben dalšímu detailnímu zkoumání. Nezbývá tedy než popřát ostravským vědcům úspěch v dalším bádání.

Kontakt:

Mgr. Adam Soustružník, tiskový mluvčí Ostravské univerzity
email: adam.soustruznik@osu.cz
telefon: +420 724 919 614