Deoxyribonukleová kyselina (DNA) byla až donedávna považována za královnu nukleových kyselin, jelikož jsou z ní vytvořeny geny, kódovaná řeč, kterou je napsán manuál života. Ribonukleová kyselina (RNA) byla povětšinou považována za sluhu DNA. Je to signální látka, jež vyřizuje buněčné pochůzky pro svého pána, sluha a nosič, který shromažďuje aminokyseliny, aby DNA mohla najít své vyjádření v proteinu. Jenže mikrobiologové a genetici se poznenáhlu dopracovali k úžasnému zjištění, že RNA není jen jakýmsi poskokem DNA, ale něčím mnohem více.
Lucifer
RNA totiž vypadá neskonale zajímavěji, než se zprvu zdálo, a někteří vědci si myslí, že bude třeba přehodnotit důležitost těchto dvou nukleových kyselin, jež řídí všechny formy života na naší planetě. DNA může obsahovat základní informace genomu, ale je to její chemická sestra, kdo tvaruje organismy a jejich životní cykly. Je to dynamická a proměnlivá molekula, která se vyskytuje v mnoha formách, jejíž životně důležité funkce začíná věda teprve chápat. Může to být i kořen samotného života.
Otázka, jak před 4 miliardami let vznikl na Zemi život, patří k těm, na něž zatím nemáme odpověď. Jedna z hlavních hypotéz zní, že některé z prvních sebereplikujících forem života, ne-li ty první, byly založeny na RNA. Je jednodušší než DNA, vyskytuje se častěji jako jedno vlákno a může se jak sama kopírovat, tak katalyzovat chemické reakce okolních molekul. Primitivní „riboorganismy“ mohly používat chemikálie ze svého okolí k výrobě vlastních kopií. Až později udělal život krok za tento „RNA svět“ a začal používat k zápisu své genetické informace mnohem odolnější molekulu DNA.
Nejjednodušší formou RNA je mediátorová RNA (mRNA), do níž se přepisuje DNA a která přenáší informaci pro tvorbu proteinů. mRNA však tvoří pouze 2 % naší RNA. Na samotné tvorbě proteinů se podílí mnoho dalších forem DNA. Důležité kousky mRNA – exony – jsou promíchány s nesmyslnými úseky zvanými introny. Malá struktura založená na RNA, nazvaná spliceozom, introny vystřihne a spojí introny do smysluplné informace. Výsledná molekula RNA, složená jen z exonů, cestuje do jakýchsi proteinových továren, ribozomů, které jsou samy tvořeny hlavně z ribozomální RNA. Transferová DNA má tvar kříže a slouží k identifikaci a transportu aminokyselin pro stavbu proteinového řetězce.
RNA není jen nástroj na tvorbu proteinů. Vyskytuje se také ve formě malých molekul, jako je mikro RNA (miRNA), což jsou malá jednoduchá vlákna o délce 21 až 23 bází. Ty jsou přepisovány z DNA, ale z odpadní části (viz Junk DNA (genetický „odpad“)), jež nekóduje proteiny. Mají zřejmě za úkol regulovat činnost genů v těle. Vypínají a zapínají je, vylepšují jejich činnost, takže úroveň tvorby proteinů se snižuje či zvyšuje. Dnes jsou považovány za vysvětlení většiny složitosti lidského života.
Existují tisíce různých typů lidské miRNA – celkový počet by mohl překročit i množství genů odhadovaných na 21 500. Každá může ovlivňovat aktivitu jak jednotlivých genů, tak celých jejich skupin, a dokonce i ostatních molekul RNA. To znamená, že jejich společnou kombinací může miRNA manipulovat genovou expresi velmi jemně a téměř neomezenými způsoby. Umožňují relativně malému počtu genů, z nichž mnohé sdílíme s ostatními zvířaty, rostlinami, a dokonce mikroorganismy, vytvořit tak složité struktury, jako je lidský mozek. Ukazuje se, že množství miRNA se zvyšuje se složitostí organismu. Zatímco genů mají lidé jen o pár tisíc víc než hlísti, miRNA mají mnohonásobně více. Tyto molekuly jsou zřejmě zodpovědné za stavbu složitějších forem života.
Rostoucí poznání důležitosti RNA vrhá světlo i na choroby a možnosti jejich léčby – například procesem, který se nazývá RNA interference (RNAi). RNAi závisí na dvouvláknových molekulách RNA, jež mají délku zhruba 21 nukleotidů (bází) a nazývají se krátká interferenční RNA (siRNA). Uvnitř buňky se siRNA rozpojí na jednotlivé řetězce, které se navážou na odpovídající úseky mRNA. Takto označená mRNA je rozštěpena buněčnými enzymy. Instrukce pro tvorbu proteinů, jež přenáší, jsou tak zničeny, což snižuje výrobu proteinů.
Lékařský potenciál tohoto postupu tkví ve schopnosti velmi přesně zacílit na konkrétní geny a jimi produkované proteiny. Je možné vytvořit 21písmenný kód siRNA tak, aby odpovídal konkrétní sadě mRNA, čímž se zastaví produkce jednoho proteinu, aniž bude ovlivněna syntéza ostatních. RNAi by tak mohla být použita k vypnutí poškozených genů, které způsobují rakovinu nebo jiné choroby, bez narušení chemie zdravých buněk. Zatím nejsou k dispozici RNAi léky, ale některé jsou již v pokročilém stadiu vývoje. Vědci také doufají v objev léku proti HIV, který by vypnul gen, jenž virus potřebuje k množení.
Jedním ze zajímavých budoucích využití RNAi by mohl být nový typ antikoncepčních pilulek, jež by nebyly založeny na hormonech. Tato technika by mohla být použita k vypnutí genu s názvem ZP3, který je aktivní ve vajíčku před ovulací. Je-li ZP3 vypnutý, vajíčko se vyvíjí bez své vnější membrány, k níž se musí navázat spermie, aby mohlo dojít k oplodnění. Jelikož ZP3 je aktivní pouze u rostoucích vajíček, je tato technika vratná: nevyvinutá vajíčka zůstanou nedotčená a mohou se po vysazení léků normálně vyvíjet. Neměl by také mít žádné vedlejší účinky, protože ZP3 není aktivní v žádné jiné tkáni.
Zdroj: Mark Henderson, Genetika – 50 myšlenek, které musíte znát
18.06.2015, 00:00:00 Publikoval Luciferkomentářů: 0