„Když se vaše DNA zasekne v rozmotané pozici, tak vaše buňky mohou mít problém, který nakonec povede k vaší smrti,“ řekl v úvodu Jim Kadonaga, profesor biologie na UCSD, který vedl studii. „A my jsme objevili enzym, který tento problém „rozmotané“ DNA řeší.“

Doktor Jim Kadonaga

 
Tento objev představuje první případ, kdy byl poznán „hnací“ protein specificky vytvořený evolucí k tomu, aby chránil před hromaděním „chuchvalců“ rozvinuté DNA, které se občas objeví, když DNA vlákna zůstanou v určitých úsecích rozvinutá ležet podél sebe.

Objev výzkumníků z UCSD, detailně popsaný v říjnovém vydání Science, je důležitý proto, že poskytuje lékařům možnost pochopit molekulární mechanismy, které vedou k vzniku vzácné geneticky založené poruchy nazývané Schimkeho imunoskeletální dysplazie. Tento objev snad umožní odborníkům z lékařského výzkumu navrhnout budoucí léčebné postupy pro tento typ organismus devastující genetické poruchy, která způsobuje mrtvici, kongestivní srdeční selhání, ledvinové selhání a úmrtí u malých dětí.

„Věděli jsme, že tento zvláštní protein byl spojován s touto nemocí ještě před tím, než jsme se pustili do výzkumu,“ řekl Kadonaga. „Proto nás tak zajímal. Nevěděli jsme totiž, jak to dělá.“

Čím tento protein, nazývaný zkratkou HARP, vytvořenou z HepA-related protein, zaujal Kadonagu a Timura Yusufzaie? Začalo to objevem, že  tento protein spaluje energii podobně, jako enzymy rozplétající dvojšroubovici DNA nazývané helikázy. Ale zatímco helikázy využívají svou energii k oddělení dvou vláken nukleové kyseliny – například vláken DNA, RNA nebo hybridních vláken RNA-DNA – vědci ke svému překvapení objevili, že tento protein dělá přesný opak, to znamená, že nerozvíjí úseky poškozené DNA, ale spojuje tato dvě vlákna zase dohromady.
 

Enzym HARP smotává úseky dvojšroubovice DNA …

… kde jsou v takto vzniklých DNA „bublinách“ chráněny klíčové geny před expresí. (Foto Credit: James Kadonaga, UCSD)

V důsledku toho je začali biologové z UCSD, podle této nové enzymové aktivity, označovat jako “annealing helicase - zcelující helikázu“

„Nikdy před tím, než tato studie začala, jsme neuvažovali o nějakých zcelujících helikázách,“ řekl Kadonaga. „Vůbec nás nenapadlo, že by takový enzym mohl existovat. Ve skutečnosti jsme až dosud nevěděli, co se stane s DNA, když se zasekne v nesvinuté pozici.“

Nyní vědci, kteří studovali činnost helikáz na DNA a RNA, mají na zkoumání k dispozici úplně novou třídu enzymů.

„To nám otevře celou novou oblast studia,“ řekl Kadonaga. „Existuje jen velmi málo enzymů, které umí pozměňovat strukturu DNA. A my jsme objevili jeden úplně nový. Jsme na dobré cestě, abychom je objevili všechny.“

„Věříme, že objev se nebude týkat jen DNA. Protože stejně jako existují helikázy DNA-DNA, RNA-DNA a RNA-RNA, tak nevyžaduje příliš mnoho představivosti, abychom předvídali, že pravděpodobně existují i další zcelující helikázy (RNA-DNA a RNA-RNA). Tato oblast by mohla být dost rozsáhlá. Kadonaga a Yusufzai již hledají další zcelující helikázy, ale také plánují pokračování jejich studie enzymu HARP.

„První, co chceme udělat, je objevení více takových proteinů, takže právě teď pátráme po dalších,“ řekl Kadonaga. „Také chceme vidět další specifické procesy, které jsou v buňce ovlivňovány tímto zvláštním proteinem (HARP).“ Je vidět, že vědce při výzkumu proteomu čeká ještě spousta zajímavých objevů.

Zdroj: University of California – San Diego