Jeffrey Tomkins, Ph.D.
(Z www.icr.org přeložil M.T – 04/2014. Článek byl publikován na stránkách CMI)
Některými z předních kandidátů na označení „odpadní DNA“ jsou mnohonásobně opakované sekvence genomu, o kterých se po mnoha letech zkoumání soudilo, že nemají žádnou zjistitelnou funkci, přestože se o nich vědělo, že jsou aktivně kopírovány (transkribovány) do RNA. Avšak z nového výzkumu vyplynulo, že různé druhy RNA kódované těmito sekvencemi jsou klíčovými hráči při zajišťování stability a správného fungování genomu1.
Vědci si poprvé všimli, že by se některé dlouhé nekódující molekuly RNA (tj. které nekódují proteiny) mohly specificky prostírat přes chromozomy a měnit jejich fungování, během svého studia genu Xist (specificky neaktivní transkript X), který je umístěn na chromozomu X2. V buňkách savčích samiček se jeden z chromozomů X stane neaktivní transkripty produkovanými genem Xist, který doslova balí chromozom do vrstvy Xistových molekul RNA.
Co však zbytek genomu? Produkují také další chromozomy dlouhé molekuly různých typů RNA, které je v souladu se svou specifickou povahou potahují a přinášejí tak v nějakém ohledu významný užitek? Odpověď zní ano, přestože byly sekvence DNA, které produkují tyto druhy RNA, kdysi považovány za horké kandidáty na „odpadní DNA“. Jak se ukazuje, nejsou vůbec žádným odpadem, nýbrž nepostradatelnými součástmi konstrukce funkčního matrixu chromozomů.
Když se začínala studovat DNA, objevili vědci velký úsek genomu nazvaný COT-1, který byl plný vysoce repetitivních prvků (jednoduchých sekvencí DNA opakovaných stále dokola). Ze současného výzkumu vyplývá, že většina genomu je transkribována (kopírována do RNA), včetně tohoto úseku COT-1 – jehož funkce předtím nebyla známa3, 4.
V této studii bylo prokázáno, že tyto molekuly COT-1 RNA jsou doslova rozprostřeny přes funkčně aktivní úseky chromozomů – zvané euchromatin1. Proto jsou tyto molekuly nazývány „RNA napojené na euchromatin“ čili ecRNAs. Na rozdíl od Xistových RNA, které blokují aktivitu chromozomů, působí tyto ecRNAs přesně opačně: podporují aktivní místní prostředí genetické funkčnosti. Nejjednodušeji vyjádřeno, pomáhají vytvářet matrix RNA obklopující chromozomy, která podporuje funkčnost genů.
Překvapující je, že tyto ecRNAs přetrvávají v pokusech, při kterých jsou zničeny chromozomy. Je tedy zřejmé, že jsou velmi stabilní a představují důležitou součást chromozomální matrix v jádře buňky. Dokonce byly-li zničeny samotné ecRNAs enzymem zvaným RNáza, chromozomy rychle zkondensovaly a zhroutily se. Kdyby tedy neexistovaly ecRNAs, nebyla by vůbec možná stabilita a funkce chromozomů!
Zatímco téměř všechny ostatní typy dřívější „odpadní DNA“ už byly vyvráceny, je tahle studie skutečnou třešničkou na dortu. Zřejmě vědecky nejzanedbávanější a nejposmívanější sekvence v genomu se nyní ukazují být klíčovými prvky při konstruování funkční matrix, která umožňuje chromozomům fungovat.
Odkazy
- Hall, L.L. et al. 2014. Stable C0T-1 Repeat RNA Is Abundant and Is Associated with Euchromatic Interphase Chromosomes. Cell. 156 (5): 907–919.
- Sado, T. and N. Brockdorff. 2013. Advances in understanding chromosome silencing by the long non-coding RNA Xist. Philosophical Transactions of the Royal Society B. 2013, 368 (1609): 20110325.
- Djebali, S. et al. 2012. Landscape of Transcription in Human Cells. Nature. 489 (7414): 101-108.
- Hangauer, M. J., I. W. Vaughn, and M. T. McManus. 2013. Pervasive Transcription of the Human Genome Produces Thousands of Previously Unidentified Long Intergenic Noncoding RNAs. PLoS Genetics. 9 (6): e1003569.