LEKsykon - Polacy pokazują, jak komórka walczy z pasożytniczymi "skaczącymi genami"

13:07 24 SIE 2018

Polacy pokazują, jak komórka walczy z pasożytniczymi "skaczącymi genami"

Jednymi z najmniejszych pasożytów, jaki w sobie nosimy, są... skaczące geny. Na szczęście nasze komórki mają sposoby, aby te genetyczne pasożyty powstrzymywać przed namnażaniem. Zespół Polaków w prestiżowym "Cell" wyjaśnił nowy mechanizm obrony przed tzw. retrotranspozonami.

Jednymi z najmniejszych pasożytów, jakie zamieszkują ludzki organizm, są tzw. retrotranspozony. Są to po prostu fragmenty DNA wplecione w nasz genom. Nie robią one nic dla "dobra wspólnego" całego organizmu, a jedynie wytwarzają maszynerię do kopiowania siebie samych. Ich celem jest więc wklejanie włąsnych kopii do DNA. W ten sposób ich geny mogą "skakać" po naszym DNA.

Retrotranspozony to nie to samo, co wirusy - wyjaśnia w rozmowie z PAP prof. Andrzej Dziembowski z Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN w Warszawie. Wirusy mają osłonkę, która pozwala im wyjść z komórki i atakować kolejne komórki. Retrotraspozony nie są w stanie opuścić komórki: mnożą się w DNA tej samej komórki, z której pochodzą. Przenoszą się z pokolenia na pokolenie m.in. dlatego, że obecne są także w komórkach rozrodczych.

Tak czy inaczej genetyczne pasożyty robią w naszym genomie niezły bałagan. "Aż 17 proc. DNA w ludzkim genomie to elementy LINE-1 kodujące tzw. retrotranspozony" – powiedział. Jego zespół złożony z młodych naukowców, dr. Zbigniewa Warkockiego - pierwszego autora publikacji, dr. Pawła Krawczyka i Doroty Adamskiej opublikował właśnie w prestiżowym piśmie "Cell" artykuł pokazujący nieznany dotąd sposób, w jaki komórka może blokować tych małych genowych spryciarzy przed dalszym namnażaniem (https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.07.022).

Jak wyjaśnił naukowiec, każdy z nas ma w swoich komórkach między 80 a 100 aktywnych retrotranspozonów. "Nie są nam do niczego potrzebne, wręcz są szkodliwe" - mówi naukowiec. Wklejając się do DNA prowadzą do powstawania mutacji, często towarzyszą nowotworzeniu lub wręcz leżą u jego podstaw.

Prof. Dziembowski opowiada, że np. jeśli u człowieka komórki nie umieją prawidłowo zwalczać retrotranspozonów, może to się wiązać np. z całkowitą bezpłodnością. A to nie koniec problemów. Dlatego w komórkach powstały mechanizmy obrony przed namnażaniem się tych genowych pasożytów.

Naukowiec tłumaczy, jak przebiega kopiowanie genów-pasożytów. Elementy LINE-1 zapisane są w naszym DNA w jądrze komórkowym. Tam DNA jest transkrybowane na RNA, które jest w stanie odtworzyć DNA i wkleić go w DNA tej samej komórki na zasadzie mechanizmu "kopiuj-wklej".

Dotąd opisano już np. jak komórka może - za pomocą metylacji - zablokować swój fragment DNA z elementem LINE-1 tak, by stał się nieczynny. A więc w ogóle nie był transkrybowany. Znano więc mechanizmy, które nie dopuszczają, żeby retrotranspozon w ogóle zaczął się kopiować. Teraz polscy naukowcy wyjaśnili, jak komórka może bronić się przed genetycznymi pasożytami na dalszym etapie - kiedy retrotranspozon już się uaktywni.

Polski zespół odkrył, że aby zastopować "inwazję" genetycznego pasożyta, w komórce może zajść tzw. urydylacja RNA retrotranspozonu. Polega ona na dołączeniu do końca RNA dodatkowych nukleotydów urydylowych, które działają jak kula u nogi. "My po raz pierwszy opisaliśmy, jak działa ten mechanizm" - mówi naukowiec z IBB PAN. Takie zablokowane RNA jest już niegroźne. Ze swoją kulą u nogi nie może już skakać po genomie i wklejać do niego nowych fragmentów DNA. A z czasem jest usuwane przez komórkę.