Běžný genetický kód, charakteristický pro většinu žijících organismů, se vyznačuje existencí tzv. stop (neboli terminačních) kodonů. Ty v genech při překladu informace do podoby proteinů zajišťují ukončení procesu syntézy bílkovinných molekul. Vědeckému týmu složenému ze zástupců Akademie věd ČR, Jihočeské univerzity, Univerzity Karlovy a Ostravské univerzity se teď povedlo zkoumáním nově objeveného parazita výstižně nazvaného Blastocrithidia nonstop objevit unikátní způsob, jakým tento prvok realizuje syntézu proteinů. Tento blízký příbuzný známých trypanozom (lidských patogenů způsobujících např. spavou nemoc) je schopen stop kodony číst tak, že se proces tvorby proteinu neukončí.

Prvok s unikátní anomálií v genetickém kódu

Prvoka Blastocrithidia nonstop vědci nalezli v kněžici (ploštici druhu Eysarcoris aeneus), naučili se jej množit ve zkumavce, osekvenovali jeho genom, transkriptom i proteom a popsali dosud neznámý molekulární mechanismus, pomocí kterého tento parazit může neobvyklým způsobem „využívat“ stop kodony. Konkrétně jde o specifickou transferovou RNA (tRNA), která má za úkol připojit specifickou aminokyselinu do vznikajícího proteinu. Právě tato neobvyklá tRNA prvoka Blastocrithidia nonstop je schopná připojit aminokyselinu i v místě, kde se nachází stop kodon, zatímco u jiných organismů by byl proces proteosyntézy na tomto místě ukončen. Obdobně fungující tRNA molekuly byly již dříve popsány u jiných organismů, které využívají stop kodony v nestandardním významu, ty ale fungují na jiném molekulárním principu, než je tomu u Blastocrithidia nonstop. Právě v tom tkví hlavní přínos objevu popsaného v časopise Nature (přístupný po rozkliknutí).

Blastocrithidia nonstop, foto Jan Votýpka, Akademie věd ČR

Návaznost na ostravský objev

Objev, se kterým se teď čeští vědci dostali na stránky tohoto snad nejprestižnějšího vědeckého žurnálu, navazuje na závěry týmu z Přírodovědecké fakulty Ostravské univerzity (PřF OU) vedeného prof. Markem Eliášem a publikované v roce 2016 v časopise Current Biology. Ten tehdy poprvé ukázal, že prvoci rodu Blastocrithidia čtou stop kodony jinak, než je tomu u dosud studovaných organismů.
„Tehdy jsem coby doktorandka na Ostravská univerzitě byla součástí týmu prof. Eliáše a podílela se na objevu trypanosomatida, který obsahoval stop kodony uvnitř genů. Našim spolupracovníkům z laboratoře prof. Julia Lukeše na Parazitologickém ústavu Akademie věd ČR se podařilo získat kulturu příbuzného organismu, a tak jsme následně mohli osekvenovat jeho genom. Já sama jsem se pak účastnila bioinformatických analýz získané genomové sekvence. Na výslednou studii, z níž mám samozřejmě obrovskou radost, teď navazujeme další prací. V laboratoři prof. Jurčenka na Ostravské univerzitě analyzujeme genomy dalších tří zástupců rodu Blastocrithidia, kteří jsou stejně podivní jako Blastocrithidia nonstop, a také genomové sekvence příbuzných prvoků, jejichž rodové jméno sice zní Obscuromonas, ale jinak jsou na rozdíl od Blastocrithidie vlastně „normální“, přinejmenším pokud jde o jejich genetický kód. Právě to nám může pomoct popsat možné rozdíly v mechanismu syntézy proteinů u těchto parazitů,“ popisuje jedna z autorek právě publikovaného článku a absolventka katedry biologie a ekologie PřF OU doktorka Kristína Záhonová.

Mgr. Kristína Záhonová, Ph.D.

Provázanost vědeckých týmů napříč Českem tak bude dále pokračovat. „Počítáme s tím, že s kolegy budeme nadále spolupracovat při chystané analýze genomů organismů příbuzných rodu Blastocrithidia a že je zaštítí naše laboratoř,“ naznačuje profesor Vjačeslav Jurčenko z Ostravské univerzity.

Vědci předpokládají, že by obdobný molekulární mechanismus, který používá Blastocrithidia nonstop, mohl najít využití při léčbě některých genetických vad. Zjištěné závěry dokonce naznačují to, že využívání stop kodonů může parazitovi potenciálně sloužit jako ochrana před viry, jejichž přítomnost u tohoto druhu nebyla doposud prokázána.

prof. MSc. Vjačeslav Jurčenko, Ph.D.