Jen další z mnoha
V populárně zaměřených sdělovacích prostředcích se nyní píše o supermyši a míní se tím geneticky modifikovaná myš z Clevelandu v Ohio. Jenže to není zase tak dávno, co stejná periodika tímtéž názvem častovala myš z Floridy, myš z Marylandu a nebo dalšího hlodavce z Kalifornie. Jak se zdá, tak na místo supermyši je pěkná tlačenice.
Vpřípadě floridské supermyši šlo o geneticky modifikovanou myš s deset tisíckrát citlivějším čichem.
Ta maryladská se zase honosila čtyřikrát větším osvalením.
Kalifornský hlodavec má modifikovaný gen s jehož pomocí přechytračí své soukmenovce. Všechna tato super-zvířata byla výsledkem genetických modifikací.
Nyní se podíváme čemu vděčí za svůj vstup do supermyšího klubu nejnovější z kandidátů a proč je tak vynikajícím běžcem. I tentokrát jde o transgenní myš. Konkrétně jde o myš, která má o jeden gen více. Jde o chimerický gen, který své nositelce zajišťuje zvýšenou tvorbu jednoho z enzymů. Enzymu, který se účastní při zajišťování energie a dovoluje zvířeti ve větší míře zužitkovávat mastné kyseliny. Takovým myším se pak ve svalech tvoří jen velmi málo kyseliny mléčné.
Nečekaná překvapení
Vědci zatím neví proč, ale tyto geneticky upravené myši toho ve srovnání s kontrolou sežerou o 60 % více a i přes svůj velký apetit zůstávají štíhlé a drobného vzrůstu. Jsou také agresivnější. A jakoby těch překvápek ještě bylo málo, tak jsou schopny rodit potomstvo do značně pokročilého stáří. Některé z myší měly potomstvo ve věku dvou a půl let. Když si uvědomíme, že normální myši se přestávají reprodukovat ve věku jednoho roku, tak to je jako by ženy bez sebemenších problémů rodily v devadesátce.
Jediný chimerický gen
Podle Richarda W. Hansona, vedoucího laboratoře na Case Western Reserve University, může za všechny tyto pozoruhodné proměny změna v energetickém metabolismu a klíčem k této změny je gen pro enzym fosfoenolpyruvátkarboxykinasu (PEPCK-C).
Lví podíl na objevu nové supermyši má Parvin Hakimi, která je první autorkou publikace. Supermyš, jak se zdá, vznikla vlastně náhodou. Hakimi řešila v Hansonově laboratoři pětiletý grant a s dalšími jedenácti kolegy zkoumali metabolické pochody a fysiologické funkce enzymu označovaného zkratkou PEPCK-C. Cílem bylo sledovat svaly a tukovou tkáň. Jako nástroj studia si k tomu vytvořili geneticky modifikované myši. První transgenní myši vznikly před čtyřmi lety. Dnes jich v laboratoři mají už zhruba 500.
Jsou to vlastně chiméry, které v sobě nesou chimerický gen. Jde prakticky jen o nepatrný kousek genetické informace z jiného živočišného druhu. Takovému genu, který nese část cizí genetické informace, se říká chimerický gen. Vědci k jeho sestavení použili kopii úseku genetického kódu pro gen enzymu (PEPCK-C). Každý gen, aby fungoval, musí mít také svojí spouštěcí část. Tuto řídící jednotku si vědci vypůjčili z jiného genu. To, že řídící jednotka je z cizího druhu není podstatné. Hlavní je, že takto sestavený gen funguje, že tvoří co má, že se tak děje v patřičnou dobu a na pravém místě, tedy ve svalech. Ty totiž měli vědci podle původního plánu zkoumat. Ostatně to byl také důvod proč vědci použili jako spouštěcí mechanismus (promotor) část genu pro svalovou bílkovinu aktin, část pocházející z genu pro růstový hormon skotu. Poslepováním těchto částí dohromady vytvořili jeden funkční gen, který zajistil enormní tvorbu enzymu ve svalech. Samozřejmě, že u všech myší se enzym (PEPCK-C) netvoří ve stejné míře. Za to může nedokonalost techniky vpravování umělých genů do organismu. Jde zatím tak trochu o alchymii. V podstatě při ní záleží na náhodě. Ta rozhoduje o tom, kolik uměle vytvořených genů se vědcům do genomu konkrétní myši podaří nacpat a také zda se zabudují do míst kde budou funkční. V průběhu uplynulých několika let vytvořili v Hansonově laboratoři už šest linií těchto myší. Nazvali je (jak jinak) „PEPCK-Cmus“ myši.
Ty nejpovedenější myši mají ve svých svalech, ve srovnání s kontrolou, až jedenáctkrát vyšší aktivitu sledovaného enzymu.
Hned jak vědci vytvořili první z těchto myší bylo jim jasné, že něco není v pořádku. Myši se chovaly „nějak divně“. V kleci stále běhaly sem a tam. Když se vědci na jejich chování podívali podrobněji, tak se ukázalo, že jsou sedmkrát aktivnější. Ve srovnání s jejich normálními vrstevnicemi si uchovávaly vysokou životní aktivitu, včetně té sexuální a to i po dvou letech, kdy ostatní myši už bývají na myším důchodu.
Svalová únava
Když hodně pracujeme, nebo sportujeme, tvoří se nám ve svalech kyselina mléčná. To je ta látka, ze které nás svaly bolí a k jejímuž odplavení potřebujeme určitou dobu klidu. Vědce proto zajímalo, jak na tom s kyselinou jsou myši, které neustále pobíhají, aniž by musely. Odpověď na to mohlo dát jen sledování spotřeby kyslíku, produkce oxidu uhličitého a sledování hladiny kyseliny mléčné v krvi. K tomu myším vytvořili jakousi posilovnu, kde mohly myši běhat. A aby to neměly lehké a více se nadřely, upravili jim sklon běžecké dráhy pod úhlem 25 stupňů. Rychlost pohybu pásu myším nastavili na 20m/min. Pokus měl za úkol zjistit jak dlouho myši vydrží běžet, než padnou. Myši s chimerickým genem dokázaly sprintovat téměř dvojnásobnou dobu (31,9 minut proti 19 minutám u myší v kontrole). Vyskytli se i myší super-sportovci, kteří uběhli šest kilometrů bez zastávky.
Rozbor krve ukázal na dramatický rozdíl v koncentraci kyseliny mléčné, která se myším sportovcům ve svalech tvořila. Zatím co na začátku cvičení měly obě skupiny myší obsah kyseliny v krvi téměř stejný, na konci cvičení měly její hladinu vyšší jen normální myši. To, že se u modifikovaných myší v krvi kyselina mléčná neobjevila, svědčí o tom, že tyto myši využívají ve svých svalech jako energetický zdroj především mastné kyseliny. Normální myši krátce po vystavení svalové námaze přepínají svůj metabolismus ze zpracovávání mastných kyselin na spotřebovávání glykogenu a právě využívání polysacharidu glykogenu má za následek tvorbu kyseliny mléčné a brzkou únavu svalů.
Další věc, kterou vědci u svých nově vytvořených myší zjistili je, že mají zvýšený počet mitochondrií a vysokou koncentraci triglyceridů ve svalech.
Proti zdravému rozumu
Podle zdravého selského rozumu by se nově vytvořené myši měly neustálým pobíháním brzo zhuntovat. Opak se ukázal být pravdou. Vysoká metabolická aktivita myším prosívá. I když nevíme jak a proč, výsledek je, že jsou dlouhověké.
Celé to je až k nevíře. V podstatě jde jen o navýšení produkce jediného enzymu (!). Jeden gen, jediný enzym a přitom se to projeví v tak výrazné změně fenotypu. Umělé přinucení jednoho genu k vyšší činnosti zajistí, že myš žije déle, je plodná do dvojnásobného věku a nijak negativně se na ní neprojeví dokonce ani to, že se dvojnásobně přežírá.
To, že stejný gen má i člověk dává tušit, co všechno se tu nabízí. Jen na společnosti bude záviset zda využití těchto poznatků nasměruje k nápravě svalových onemocnění, novým formám sportovního dopingu nebo k prodlužování aktivní dlouhověkosti.
Pramen: Case Western Reserve University
GM myšky, co netloustnou
Autor: Dagmar Gregorová (08.09.2009)
Diskuze:
