Existence enzymu, který se vyskytuje v buňkách a který byl tušen ale po celá desetiletí výzkumníkům unikal, byl konečně polapen v laboratoři  Yang Shi, profesora patologie na Harvard Medical School. Objev byl včera zveřejněn v odborném časopise Cell.

„Tento poznatek bude mít velký dopad v oblasti genové regulace,“ prohlásil  Fred Winston, profesor genetiky na Harvardu (HMS). On sám se  na objevu nijak nepodílel a tak jeho hodnocení můžeme považovat za objektivní hodnocení významu této události. Winston na adresu objevitele, kterým je Yang Shi prohlásil: „On a jeho kolegové objevili něco v co mnozí již přestali věřit, že existuje.“

Objevený enzym, o kterém je zde řeč, nazývaný histon demetyláza, odstraňuje metylové skupiny připojené k histonovým proteinům. Histony na sebe vážou DNA, umožňují ji sbalit, protože jinak by si s tak dlouhým vláknem buňka ani neporadila. Je nasnadě, že sbalování a rozbalování DNA souvisí s „obnažováním“ genů, umožňujícím jejich zapnutí a vypnutí a tedy s regulací genové aktivity. Jinak řečeno, nestačí mít pouze gen v DNA, ale aby se projevil, musí dojít k jeho „zapnutí“ a to ještě ve správnou dobu. Při těchto pochodech asistují histony a jejich metylace.

Yang Shi, objevitel enzymu demetyláza.

„Dříve si lidé mysleli, že metylace histonů je stálá a nevratná,“ říká objevitel Shi. „Skutečnost, že jsme demetylázu odhalili svědčí o tom, že regulace genů bude mnohem dynamičtější proces a že v něm metylace histonů bude hrát velkou roli.
V buňkách se vlákna DNA nabalují na proteinovou konstrukci vystavěnou z histonů. Histony uspořádávají DNA do sbalené struktury, to aby se DNA do buněčného jádra vůbec vešla. Styl sbalování přitom určuje, které geny bude možno přečíst a zahájit podle nich vykonávání příslušné činnosti. Acetyl, metyl a nebo jiné chemické značky navěšené na histony určují, jak histony a DNA spolu vzájemně budou reagovat a jakou spolu vytvoří chromatinovou strukturu. Její podoba pak rozhoduje o tom,  zda podpoří aktivitu genu, nebo jí utlumí.

Pro lepší pochopení si  histonové a acetylové značky, můžeme představit jako jakési návleky s různými typy zdrhovadel. Geny zachumlané v různých návlecích se mohou různě rychle ze zabaleného stavu vysoukat, obnažit se zahájit činnost ke které jsou předurčeny, a nebo se zase mohou do nich schovat. To podle toho, co je zrovna potřeba. Je to prakticky stejné jako u nás, když nic neděláme, máme na sobě tepláky a svetry ale když se chystáme pořádně „máknout“, musí to dolů.
U návleků z metylových skupin se dosud předpokládalo, že jsou pouze jednosměrné a že pokud jednou dojde k jejich navázání, cesta zpět je možná jen za cenu destrukce histonů. A ty je pak třeba nahradit jinými histony. Tyto falešné představy byly také příčinou, proč se nikomu tak dlouho nedařilo demetylázu objevit.

Laboratoř kde Shi pracuje nepatří mezi ty, které se honí za úspěchem v oblasti nalezení demetylázy. Shi se s ní dostal do kontaktu aniž by to tušil. V laboratoři kde pracoval zkoušeli účinek proteinu potlačujícího funkci jednoho genu. Jednou, když jak Shi myslel vyčerpal již všechny možnosti zjišťování jak sledovaný protein  potlačuje aktivitu genu, tak jej napadlo udělat ještě jeden test. Mnoho si od něj nesliboval. Ve zkumavce měl čistý protein a rozhodl se „nakrmit“ jím metylované histony. Nakrmit se ve výzkumnické hantýrce používá pro něco, co znamená smíchat a nechat proběhnout reakci. Stalo se něco, co nikdo nečekal - protein z histonu vykousnul metylovou skupinu ale jinak jej nechal bez povšimnutí. To výzkumníka Shi tak zaskočilo, až se dle svých slov vzrušením rozklepal. Před čtyřiceti lety někteří vědci sice spekulovali, že demetyláza na histony existuje, ale nikomu se jí nepodařilo prokázat. Shi začal pochybovat, že protein, který testoval by byl onou tolik hledanou demetylázou. Po několikerém opakování pokusu a ověření enzymové aktivity při různých biochemických technikách se pochybnosti začaly rozplývat,  Shi si začal zvykat na myšlenku, že se stal prvním na světě, kdo objevil mysteriózní demetylázu.
Shi je dnes přesvědčen, že nemůže být pouze jedna demetyláza a že brzo budou nalezeny další takové enzymy.

Geny, které se zapínají v nesprávném čase (lze to říci i tak, že se zapínají  z nesprávného místa DNA ), jsou charakteristickým znakem rakovinových buněk. Předpokládá se, že demetylázy se stanou cílem léčebných technik, zbavujících nás některých typů rakoviny.

Poznámka
Pro ty, kteří by v článku postrádali dost vědeckosti doplňujeme, že první z nalezených demetyláz neodstraňuje všechny metylové skupiny. Likviduje  pouze specifickou metylovou skupinu, kterou najde na aminokyselině lyzinu 4 (K4) na histonu 3 (H3). O této specifické metylaci se ví, že souvisí s aktivním přepisem informace z DNA, a tak odstranění této metylové skupiny logicky vede k potlačení genové funkce.

Pramen:
Harvard Medical School

Harvard Medical School má 5000 stálých zaměstnanců, kteří pracují v osmi akademických oddělení na škole v Bostonu. K HMS náleží také 47 akademických oddělení na 18 nemocnicích a výzkumných ústavech: Beth Israel Deaconess Medical Center, Brigham and Women"s Hospital, Cambridge Hospital, The CBR Institute for Biomedical Research, Children"s Hospital Boston, Dana-Farber Cancer Institute, Forsyth Institute, Harvard Pilgrim Health Care, Joslin Diabetes Center, Judge Baker Children"s Center, Massachusetts Eye and Ear Infirmary, Massachusetts General Hospital, Massachusetts Mental Health Center, McLean Hospital, Mount Auburn Hospital, Schepens Eye Research Institute, Spaulding Rehabilitation Hospital, VA Boston Healthcare System.