Zvětšit obrázek

TALE proteiny nekompromisně obtočené kolem DNA. Kredit: Le Cong.

Každý z nás dostane do vínku DNA namíchanou od rodičů, alespoň pokud jde o savce. Genom není podrobnou knihou osudu, ale někdy se doopravdy nepovede a svému majiteli zařídí velmi mizerný vstup do života. Existují natolik strašné genetické poruchy, že je snad lepší o nich ani nevědět. Až teď se s tím nedalo dělat vůbec nic a na genetických smolařích a jejich blízkých jenom profitovali obchodníci s neštěstím. Přes obrovské potíže a ještě větší nedůvěru veřejnosti se ale pomalu dostáváme do situace, že podobné průšvihy budeme moct rozumným způsobem řešit. V molekulárních laboratořích se stále intenzivněji rozjíždějí technologie, které dovolují požadovaným způsobem přepsat DNA přímo v buňkách.

Zvětšit obrázek

Vlevo Carlos Barbas III. Kredit: TSRI.

Carlos Barbas III. ze Scrippsova výzkumného institutu (TSRI) šéfuje týmu, který nedávno významně pokročil ve využití TALE (Transcription Activator-Like Effectors) proteinů právě k editaci DNA. TALE proteiny jsme odkoukali od gamaproteobakterií rodu Xanthomonas, které je vylučují sekrečním systémem typu III., když infikují široké spektrum rostlin. Fungují jako velmi lstivá zbraň, s jejíž pomocí útočící bakterie nabourávají genom rostliny a navázáním na promotory aktivují expresi vybraných genů hostitele, čímž si usnadňují infekci. Barbas považuje TALE proteiny za jeden z nejskvělejších nástrojů dnešní molekulární biologie a se svými spolupracovníky teď ještě vylepšil jejich možnosti.

Zvětšit obrázek

Infekce bakterie Xanthomonas campestris na listu břečťanu. Kredit: Wikipedia

Vědci si už před časem začali s TALE proteiny hrát a brzy se naučili měnit tu jejich část, která rozeznává cílové místo v DNA. K ní pak přilepovali segmenty proteinů s určitou požadovanou funkcí. V laboratořích celého světa už vznikly desítky tisíc upravených TALE proteinů. V laboratořích jsou známé především umělé restrikční enzymy TALENs (Transcription Activator-Like Effector Nucleases). Přesto ale nejsou tyhle editační nástroje úplně ideální. Mimo jiné až doposud měly jedno zásadní omezení. Všechny doposud objevené přírodní TALE proteiny se mohou vázat pouze k takovým sekvencím DNA, jejichž transkripce začíná písmenem T, čili nukleotidem tymidinem. Strukturní studie těchto editačních proteinů postupně potvrdily, že ve své původní podobě s jinými sekvencemi ani pracovat nemohou. Molekulární biologové se pak drželi tohoto pravidla a prakticky všechny umělé TALE proteiny ho doposud ctily.

Alena Panicucci Zíková. Kredit: Kredit: PaU AVČR.

Barbasův tým se ale nehodlal jen tak vzdát. Nakonec, s vydatnou pomocí technologie řízené evoluce, dospěli k několika architekturám TALE proteinů, které nesvazuje pravidlo cílové sekvence začínající písmenem T. Vše nasvědčuje tomu, že teď budeme moct s TALE proteiny cílit na prakticky jakékoliv místo v genomu, bez svazujících omezení. Barbas a spol. plánují studovat své nové TALE proteiny zejména jako nástroje pro vývoj genetických terapií. Jejich využití ale nejspíš bude mnohem širší. Smlsnou si na nich molekulární inženýři, biotechnologové, lékaři i nanotechnologové. Jako zajímavý nástroj k editaci DNA vnímá TALE proteiny i Alena Panicucci Zíková, vedoucí Laboratoře funkční biologie protist Parazitologického ústavu Biologického centra Akademie věd v Českých Budějovicích. Není vyloučeno, že se z nich v dohledné době stane univerzální nástroj pro vlepování, vystřihování či přepisování sekvencí uvnitř buněk.

Literatura

Scripps Research Institute News 26.8. 2013, Nucleic Acids Research online 26.8. 2013, Wikipedia (TAL effector).