Svet je o krok bližšie v oprave genetických porúch. Chyby genetiky chcú vedci využiť

ilustračné foto: pixabay.com - Geralt
DALITO -

Napriek tomu, že prenos genetickej výbavy medzi bunkami je prísne regulovaný, i „bunečný tesár sa niekedy utne“ a urobí fatálnu chybu, ktorá vedie k vzniku genetických ochorení. Takou chybou je napríklad vytvorenie signálu pre predčasné ukončenie syntézy životne dôležitého proteínu – ako by sa nechcene vkradla bodka doprostred vety. Vedci z Mikrobiologického ústavu AV ČR prenikli do jadra molekulárneho procesu, ktorý by sa dal v budúcnosti využiť k liečbe chorôb spôsobených tzv. nezmyselnými genetickými kódmi.

Výsledky ich bádania publikoval prestížny časopis Nature Structural & Molecular Biology. Dalito.sk o tom informovala Eliška Zvolánková, špecialistka mediálnej komunikácie AV ČR.

Vedci z Mikrobiologického ústavu AV ČR v štúdii popisujú, ako by bolo možné s pomocou upravených molekúl tRNA odstrániť túto „nechcenú bodku“, a dokončiť tým syntézu zmutovaných kľúčových proteínov. Významne tak rozšírili chápanie spôsobu, ktorým ide opraviť chybné proteíny.

Zložité dekódovanie a preklad

Genetická informácia uložená v DNA sa prepisuje do mRNA, ktorá ju prenáša z jadra do cytoplazmy. Tu sa mRNA stretáva s ribozómom, ktorý funguje ako vyladený molekulárny dekodér: prekladá štvorpísmenkový kód mRNA na dvadsaťpísmenkový jazyk bielkovín v procese nazývanom translácia (preklad). Tento preklad umožňuje molekuly transferové RNA (tRNA), ktoré ribozómu slúžia ako výkladový slovník.

tRNA sa mimo iné podieľajú i na procese tzv. programovaného prečítania terminálneho (ukončovacieho) kodónu. Ten umožní, aby pokračovala syntéza proteínu, ktorá by za normálnych okolností už skončila.

„Aby syntéza proteinů pokračovala, musejí ty tRNA, které mají antikodony podobné terminačním kodonům, přelstít tzv. ukončovací proteinové faktory a začlenit se místo nich do ribozomálního dekódovacího centra tak, aby syntéza proteinů mohla dále pokračovat. Tedy tak, aby nedošlo k jejímu ukončení,“ vysvetľuje Leoš Shivaya Valášek, vedúci Laboratória regulácie génovej expresie Mikrobiologického ústavu AV ČR, ktorá sa týmto procesom už veľa rokov zaoberá.

Všemocné kontakty

Nie všetky tRNA ale toto dokážu. Vedci z Mikrobiologického ústavu AV ČR teraz ukázali, že tie, ktoré vedia oklamať ukončovacie faktory, vytvárajú dôležité kontakty s niektorými ribozomálnymi proteínmi, ktoré tvoria dekódovacie miesto. Tieto kontakty im potom umožnia vytvoriť natoľko stabilnú väzbu, že im terminálne faktory nenaruší a syntéza bielkovín tak môže pokračovať ďalej.

„Toho by mělo jít využít pro vývoj léčebných postupů právě unemocí způsobených nesmyslnými kodony. U těchto nemocí je hlavním problémem předčasně ukončená syntéza konkrétního klíčového proteinu. Cíleně upravené tRNA, u kterých budeme vědět, že se v dekódovacím místě stabilně ‚zahnízdí‘, by měly velmi účinně a cíleně potlačit ukončení překladu a umožnit dokončení syntézy celého proteinu,“vysvětluje Petra Miletínová z Mikrobiologického ústavu AV ČR.

„Velkou výhodou tohoto přístupu je, že buňka molekuly tRNA velmi dobře zná, je na nich závislá. Jako terapeutikum bychom tedy do těla nevnášeli nic cizorodého, takže bychom neměli aktivovat imunitní odpověď,“ dodáva Leoš Shivaya Valášek.

Od laboratórneho stolu je cesta dlhá

Nové popísané zistenia otvárajú doteraz neprebádaný smer v biológii tRNA, ktorý by mohol uľahčiť návrh geneticky upravených tRNA so špecificky pozmenenými dekódovacími schopnosťami pri liečení mnohých genetických ochorení. Cesta ku konkrétnemu pacientovi je ale ešte dlhá.

„I když jsme se my i naši zahraniční kolegové dostali už poměrně daleko, stále zbývá celá řada nevyřešených otázek. Například jak zajistit, že se speciálně upravené tRNA v těle dostanou přesně na místo určení, tedy k nejvíce postiženým tkáním či orgánům,“ hovorí Zuzana Pavlíková z Mikrobiologického ústavu AV ČR.

Vyřešit se musí také stabilita takovýchto léčiv, dlouhodobost jejich účinku, univerzalita jejich použití pro různé typy těchto onemocnění,“ doplňuje Leoš Shivaya Valášek. „Další, zatím jen zpola vyřešenou otázkou je vliv těchto speciálně upravených tRNA na řádné ukončení syntézy proteinů všude tam, kde je to naprosto nezbytné, tj. na konci genetické informace všech ostatních genů,“ zdôrazňuje vedec.

Na základe tejto a predchádzajúcej štúdií experti z Mikrobiologického ústavu AV ČR spoločne so zahraničnými kolegami podali veľký ERC grant, ktorého náplňou je práve riešenie týchto a ďalších kľúčových otázok, ktoré sa vynárajú medzi laboratórnymi modelmi a klinickou praxou.

(Ak vás novinka zo sveta vedy zaujala, redakcii Dalito.sk môžete darovať kávu)

Môže vás zaujať: