Lidské buňky obsahují 46 vláken DNA. Máme v nich zapsány všechny naše geny. Některé chemikálie a UV světlo dokážou jemná vlákna z nukleotidů rozlomit, což buňkám škodí a ty pak umírají, nebo se různě zvrhávají čímž zase škodí nám, neboť to vede k rakovině. Kanaďan Lynn Megeney nám se svým týmem spolupracovníků z Ottawa Hospital Research Institute chce tento názor změnit. Říká, že si buňky, než z nich vznikne specializovaná tkáň, svou DNA nejprve poničí aby jí vzápětí znovu slepily. Bez toho si prý nedovedou aktivovat potřebné geny a převtělit se do specializovaných odbornic v plnohodnotných tkáních.
Na počátku tohoto poznatku stály pokusy s kmenovými buňkami a snaha donutit je změnit se ve sval. Před osmi lety se Megeneymu podařilo zjistil, že transformace kmenových buněk v buńky svalového vlákna nějak souvisí s programovanou buněčnou smrtí. Tomuto procesu se také říká apoptóza a tělo ji používá ke zničení nepotřebných a nechtěných buněk. Vykonání povelu „znič se“ je pro buňku osudové a tak se nelze divit, že k němu je nutný klíč. Je jím protein kaspáza 3. Megeney tehdy přišel na to, že když buňkám tento klíč sebere, nejenže ztratí schopnost se zničit, ale že přijdou i o schopnost vyzrát v pořádné svaly.
Tehdy to byla kacířská slova. Dnes již celá řada pracovišť potvrzuje, že měl pravdu a že protein mající na starosti buněčnou sebevraždu asistuje při dospívání většiny typů kmenových buněk. To samozřejmě nastoluje otázku, jak to ten záhadný protein všechno stihne. Z právě zveřejněné publikace ve sborníku Americké akademie věd vyplývá, že i na to Megeney již přišel. Buňka ke svému dospívání potřebuje aktivovat proteiny, které mají na starosti stříhání DNA (říká se jim kaspázou aktivované DNázy). Tyto enzymy jsou již delší dobu známy, ale soudilo se, že mají na starosti jen záležitosti s buněčnými sebevraždami. Stejně jako tehdy všechny překvapilo když Megeney zahodil buňce její kaspázový smrtonosný klíč, po čemž nedošlo k tvorbě svalů, nyní udivuje ještě troufalejším sdělením. K lámání DNA při vyvoji buněk ve specializovanější formy dochází přímo v genu, nikoli někde v jeho blízkosti. Přitom mu to nevadí a gen se aktivuje, jakoby se nechumelilo.
Co je na tom tak překvapivého?
Přece ta dosavadní představa, že ke zlomu DNA musí dojít mimo gen, protože by se poškodil a nefungoval by tak jak má. Opak je v tomto případě pravdou. Gen podle pokusů na myším modelu ve skutečnosti zvýší svou expresi (stav kdy je funkční a pracuje na plné obrátky), právě až poté, když dojde k jeho poškození. Rozuměj ke zlomu (enzymovému střihu). Z toho ale vyplývá, že naše vlákna DNA nejsou jen šňůry, které by byly zvlášť „cimprlich“. Když se přetrhnou, není zle. Ve zde popisovaném případu je dokonce „dobře“. Ještě přesněji řečeno - bez předchozího poničení by ani k aktivaci genu nedošlo! Jak se ukazuje, rozlomený (rozstřižený enzymem) gen pro svaly má zajištěnou velmi rychlou opravu a aktivaci.
Že si organismus umí udělat některé opravy poškozené DNA se samozřejmě také ví již delší dobu. Že to ale může být výhodné když si nejprve DNA poničíme, abychom ji vzápětí restaurovaly a to celé aby dokonce sloužilo jako spouštěcí signál přeměny nedospělé buňky ve sval, je poznatek nový. Navíc se tento způsob spuštění genu nemusí týkat jen tvorby svalů. Podle všeho půjde o obecný mechanismus dozrávání celé řady buněk, tvorby a obnovy tkání. Již nyní bychom si měli poopravit náš postoj k mutacím. Nadále bychom v nich neměli spatřovat jen něco, co vede k nemocem, ale také zcela přirozený způsob „zapínání“ genů. O aktivaci genů jsme na Oslu zatím psali vždy jen ve spojení s metylací a demetylací vlákna DNA. Při tomto procesu jde zjednodušeně řečeno o nalepování „značek“, které pak slouží enzymům jako zarážky pro snadnější orientaci na vlákně a kde se má gen spustit. Obdobné navazování značek na DNA ale může organismus využít i jakémusi zakamuflování genu, čímž konkrétní místo učiní pro enzymy hůře čitelné. Pomocí těchto značek si dokážeme v organismu funkci některých našich genů jemně dolaďovat - od mírného útlumu, až po jeho celkové vypnutí. Uspávání a probouzení genů se děje prostřednictvím metylace a demetylace, ale navodit tento proces lze například výživou nebo stresem. Jde o takzvanou epigenetiku (viz například článek „Epigenetika je o tom co jíme, jak žijeme, a jak se máme rádi“).
Nový poznatek z dílny kanadských lékařů nám ale říká, že zapínání genů si organismus může zařídit paradoxně také jejich rozlomením - jakousi sabotáží provedenou na vlastní DNA.
Pramen: Ottawa Hospital Research Institute.