Vědci zjistili, že až ze třiceti procent zodpovídá za růst svalů gen ležící na chromozomu 2. Detailnější analýzy ukázaly, že rozhodující roli sehrává mutace genu pro myostatin. To nebylo přiliš velké překvapení, protože mutace tohoto genu stojí v pozadí extrémního osvalení u některých masných plemen skotu, např. plemene belgické modré.
Bílkovina myostatin je produkována svalovou tkání. Pokud sval dosáhne určitého objemu, dostoupí hladiny myostatinu kritické hodnoty a potlačí další růst svalů. Myostatin funguje, zjednodušeně řečeno, jako pojistka proti „přerůstání“ svalů. U skotu plemene belgické modré byla šlechtěním podchycena mutace (tzv. delece), při které z genu pro myostatin vypadla důležitá část. Podle takto mutovaného genu nevzniká plnohodnotný myostatin a růst svalů proto není brzděn. Klíčová role myostatinu při růstu svalů byla potvrzena v experimentech na myších. Genetici při nich cíleným zásahem do myší dědičné informace (tzv. genovým knokautem) narušili gen pro myostatin. Získali myši s enormně zvětšenými svaly. Mutace genu pro myosattin byla nedávno zjištěna i u člověka. Také v tomto případě vyvolává růst svaloviny, který je patrný už od útlého věku. Mutaci neprovázejí žádné zdravotní problémy.
K velkému překvapení Michela Georgese a jeho spolupracovníků nenese gen pro myostatin u ovcí plemene texel žádnou významnou mutaci. Myostatin produkovaný podle tohoto genu je plně funkční. Ovce jej však produkují neuvěřitelně málo. Pouhou třetinu ve srovnání s jinými plemeny ovcí. Klíčem k tajemství tohoto „výpadku“ je místo, které v dědičné informaci následuje za vlastním genem pro myostatin.
Plných 99% ovcí plemene texel má v tomto místě změněné jedno písmeno genetického kódu. Místo guaninu běžného u ostatních plemen se tu u ovcí plemene texel vyskytuje adenin. V ribonukleové kyselině (tzv. messenger RNA) tvořené podle dědičné informace ovcí texel se touto záměnou mění původně „nevýznamný“ úsek tvořený osmi písmeny genetického kódu na cílovou sekvenci pro několik molekul tzv. mikroRNA.
MikroRNA jsou krátké molekuly ribonukleové kyseliny tvořené obvykle jednadvaceti písmeny genetického kódu. Regulují funkce dědičné informace dvojím způsobem. Mohou se vázat na sekvence DNA, které jim svým pořadím písmen zajišťují alespoň částečnou vazbu. Tato vazba není trvalá. MikroRNA se z ní může uvolnit a opět na vazebné místo dosedat. Tím ovlivňuje aktivitu příslušného genu a určuje množství RNA, které se bude podle genu v buňce produkovat. Při dokonalé shodě se může mikroRNA vázat na molekulu messenger RNA. Ta je syntetizována podle určitého genu a je předurčena k tomu, aby se podle ní na ribozomech syntetizovaly nové proteiny. U rostlin vyvolává vazba mikroRNA destrukci messenger RNA. Syntéza proteinu je tím zcela zmařena. U živočichů ale dochází k potlačení syntézy proteinu bez toho, že by množství příslušné messenger RNA v buňce výrazněji pokleslo.
Všechny triky, které mikroRNA v buňkách provádějí, ještě nejsou známy. Už teď je ale jasné, že jejich význam pro řízení životních pochodů je obrovský. Mechanismus tvorby svaloviny u ovcí plemene texel je toho názorným příkladem. Mutací změněná DNA v blízkosti genu pro myostatin zajišťuje u ovcí texel syntézu pozměněných molekul messenger RNA. Ty nabízejí cíl molekulám mikroRNA, jež se obvykle na regulaci produkce myostatinu nepodílejí.
Díky mutaci se mohou tyto regulační molekuly mikroRNA zapojit do hry a sníží celkovou produkci myostatinu na třetinu. To v konečném důsledku umožní intenzivnější růst svalů. Jde zřejmě o první případ, kdy se prokázal přímý podíl takovéto mutace na užitkové vlastnosti u hospodářských zvířat.
Zdaleka to nebude příklad poslední. Analýzy genomu člověka a šimpanze, které provedl Georges a jeho tým, odhalily 2 500 mutací, které vybavily člověka novým místem pro regulaci genů prostřednictvím mikroRNA. Zároveň ukázaly přibližně stejný počet mutací, jež vyvolaly u člověka ztrátu míst, kde mikroRNA řídí činnost genů šimpanze. Při srovnání dědičné informace myší a potkanů bylo odhaleno 1 200 mutací, které vybavily myš novým místem pro regulaci genů prostřednictvím mikroRNA, a asi 1 300 mutací, jež vyvolaly u myši ztrátu míst, kde mikroRNA řídí činnost genů potkana.
Z toho vyplývá, že míst, kam může mutace „udeřit“ a vyvolat změnu v regulaci genů prostřednictvím mikroRNA, se v dědičné informaci savců nachází habaděj. Je téměř jisté, že tyto mutace mohou ovlivňovat ekonomicky významné užitkové vlastnosti hospodářských zvířat a že byly podchyceny klasickými šlechtitelskými postupy podobně, jako tomu bylo v případě plemene texel. S pomocí metod molekulární genetiky bude identifikace těchto mutací a jejich využití pro selekci výrazně efektivnější.
Pramen: Nature Genetics
Diskuze:
