„Museli jsme se naučit orientovat se v obrovském přívalu genomových dat a postupně je zpracovávat, abychom výskyt proteinu Arf rodiny řádně zmapovali. Vyžadovalo to obrovské úsilí a tyhle analýzy doslova ‚odmakala‘ moje postdoktorandka Romana Vargová, a to při rodičovské dovolené! Je tak zaslouženou první autorkou celého článku,“ uvádí profesor Marek Eliáš.

Výsledky studie, na níž se podílel tým z Přírodovědecké fakulty OU pod vedením prof. Marka Eliáše, byly publikovány v prestižním časopise Nature Microbiology. První autorkou článku je mladá vědkyně dr. Romana Vargová.

Zase o kousek blíže k odhalení evoluce buněk

Buňky jako základní stavební a funkční jednotky všeho života lze rozdělit do dvou hlavních skupin – jednodušších prokaryot zahrnujících bakterie a mikroorganismy označované jako archea, a složitějších eukaryot (rostliny, živočichové, houby a prvoci). Přestože je známo, že eukaryotické buňky vznikly z prokaryotických předků, detaily tohoto procesu zůstávají dodnes nejasné. Ostravští biologové se ve svém výzkumu dlouhodobě zaměřují na skupinu proteinů známých jako GTPázy nadrodiny Ras, které hrají klíčovou roli v nejrůznějších molekulárních procesech a podmiňují funkční složitost eukaryotické buňky.

Pochopení funkce proteinů spojených s buněčnými procesy může v budoucnu ovlivnit zejména medicínský výzkum.

V rámci právě řešeného projektu LERCO se tým prof. Eliáše zaměřil na jednu podskupinu proteinů nadrodiny Ras zvanou „Arf rodina“ (angl. Arf family). Pro jejich aktuální výzkum je klíčovým okamžikem deset let starý objev skupiny archeí známých jako „Asgard“ (nebo též Asgardarchaeota), které vykazují určité znaky eukaryotických buněk a jsou tak podle všeho evoluční kolébkou eukaryotické buňky. Nyní se ostravským vědcům podařilo s jistotou prokázat, že celá velká eukaryotická Arf rodina má svůj evoluční kořen mezi proteiny vyskytujícími se právě u těchto asgardarcheí.

První podrobně charakterizovaný představitel archeální skupiny Asgard, odborně zvaný Candidatus Prometheoarchaeum syntrophicum. Zdroj: Wikipedia (licence CC BY-SA 4.0)

Významný posun v pochopení molekulárních mechanismů

Jedním z nejpřekvapivějších zjištění studie je skutečnost, že některé z těchto prokaryotických proteinů využívají mechanismy dosud považované za specifické pro eukaryoty. Konkrétně se ukázalo, že proteiny Arf rodiny v asgardarcheích vykazují strukturální změny umožňující jejich připojení k buněčné membráně, a to stejným způsobem jako u eukaryotických buněk.

I když prozatím zůstává neznámou, k čemu proteiny Arf rodiny v buňkách asgardarcheí přesně slouží, poznatky našich biologů a jejich zahraničních spolupracovníků přinášejí další důležitý doklad toho, že rozdíly ve fungování prokaryotických a eukaryotických buněk jsou menší, než se dosud zdálo.

Mezinárodní spolupráce a budoucnost výzkumu

Na výzkumu v rámci projektu LERCO se kromě ostravského týmu podílely týmy z Université Paris-Saclay a Université Paris Cité ve Francii a University of Alberta v Kanadě. Před sebou však mají vědci ještě řadu dalších otázek, které budou předmětem navazujícího výzkumu. Výsledky této studie však mají široké dopady nejen na oblast evoluční biologie, ale také na pochopení funkce proteinů spojených s buněčnými procesy, což může v budoucnu ovlivnit zejména medicínský výzkum.

Publikovaný odborný článek najdete tady: The Asgard archaeal origins of Arf family GTPases involved in eukaryotic organelle dynamics.

Life Environment Research Center Ostrava (LERCO) je nově budovaný vědecko-výzkumný hub, který jako jeden z nástrojů umožňuje transformaci Moravskoslezského kraje (dále MSK) z „uhelného” na „zdravější a chytřejší” region. Špičkově vybavené zázemí a 9 excelentních výzkumných týmů projektu umožní realizaci aktivit v širokém a unikátním mezioborovém zaměření v biomedicínských, přírodovědných a behaviorálních oborech, od základního výzkumu přes experimentální vývoj po aplikovaný výzkum, napříč vědeckovýzkumnými institucemi (OU, FNO, VŠB-TUO) a dalšími spolupracujícími vědeckovýzkumnými i komerčními subjekty z praxe v ČR i v zahraničí.

Cílem projektu je komplexní podpora rozvoje inovačního vědeckovýzkumného potenciálu MSK kraje v netechnických oborech s dopadem na: zdraví obyvatelstva, rozvoj spolupráce vědy a výzkumu s komerční sférou (podpora vzniku spin-off a start up firem), podporu zaměstnanosti v kraji, zvýšení atraktivnosti regionu ve vědě a výzkumu, vzdělávání a municipality poskytnutím inovačních nástrojů. Projekt není postaven na komerčních aktivitách nebo jejich podpoře, pouze z dlouhodobého horizontu připravuje vhodné zázemí pro další možnou (a žádoucí) spolupráci vědeckovýzkumné sféry s aplikační sférou v MSK, která tu regionálně dosud nebyla dostatečná.