Vědci zjistili, jak vyhodit junk DNA z genomu do koše

TLDR verze: Vědci vyvinuli novou variantu CRISPRu, která je schopná zacílit repetitivní oblasti genomu, aniž by přitom roztrhala genom na cucky. Možná se díky tomu posunou naše možnosti výzkumu neurodegenerativních chorob (studie tu).

Kusy proteinů všude kolem

Fun fact na úvod: Na každou vaši buňku připadá ve vašem těle 10 bakteriálních. Genom každé vaší buňky je tvořen pouze z 10 % geny. Jo a ty geny jsou z většiny stejně tvořeny nekódujícími sekvencemi. Filozofické otázky stranou („Co jsem vlastně já?“), trendem v posledních 20 letech je zjistit, k čemu nám jsou právě ty nekódující oblasti. Znáte z TV i jako „junk DNA„!

Již od počátků genetického výzkumu na octomilkách se vyplatil přístup „Chceš zjistit, jak to funguje? Rozbij to!“ Takzvané knock-outy genů pomohly odhalit jejich funkci. Octomilka chcípla? Asi ten gen byl důležitý! Octomilka přežila, ale má nohy místo tykadel? https://en.wikipedia.org/wiki/Antennapedia Asi se ten gen nějakým způsobem podílí na rozhodování, co kde mouše vyroste… #hmm

Jak už bylo zmíněno, geny tvoří 1% z celkové DNA v genomu (minimálně u lidí). Jejich sekvence jsou zpravidla unikátní. Proto je tak snadné na ně s chirurgickou přesností namířit CRISPR (více o této metodě v jiném mém článku), udělat BAM!, a DNA je v jednom konkrétním místě přestřižena. Ale většina genomu jsou repetice! Namíření CRISPRu na ně se tudíž spíše než BAM! podobá kulometu. Z DNA zbudou cáry, kusy proteinů všude kolem, a buňka se může jít klouzat.

No, a co tedy v tom zbytku genomu konkrétně je? Mezi repeticemi se najde spousta nefunkčních, mutovaných virů, starých genů a transpozonů. Transpozony jsou DNA, co se „sama“ může rozhodnout, že se v genomu přesune někam jinam. A NECHCETE, aby to dělala, protože se taky může přesunout doprostřed perfektně fungujícího genu. Důležitého, perfektně fungujícího genu. Transpozony mají zvýšenou aktivitu v neuronech, potenciálně přispívají k neurodegenerativním chorobám, a možná i stárnutí.

Rekordy padají

Naštěstí mají buňky dost mechanismů, jak se s transpozony vypořádat. Jak bychom ale vypadali bez takové „zátěže“? To zatím nevíme. S metodou, jak překonat výše zmíněné překážky, ale přišel tým Cory J. Smithe z Harvardu.

Místo toho, aby použil běžný Cas9, enzym, který DNA celou přeštípne, využili takzvaný „dead Cas9„, který se jenom přichytí na určené místo v genomu. Samotnou inaktivaci pak provede jiný enzym, který je na Cas9 jako „baťůžek“. Ten změní jednu bázi za druhou. A repetice už není, co bývala! V případě transpozonů by tak například bylo možné jim „přistřihnout křídla“, a zjistit, jakou roli v genomu vlastně hrají.

A jen tak mimochodem se při tom podařilo dosáhnout rekordu –  totiž víc jak 13 tisíc změn provedených na jediné lidské buňce!

Pokud se téhle metodě dostane širšího využití i mimo pole výzkumu, pak kromě medicíny neurodegenerativních poruch by mohla zamíchat i zcela překvapivým oborem. Repetice v genomu se rutinně využívají v kriminalistice pro identifikaci pachatele, nebo při určování paternity. Některé z repetic jsou totiž pro každého z nás (a rodinné příslušníky) unikátní! Ale tenhle level kyberpunku je snad ještě daleko…

Zatím můžeme doufat, že se dozvíme nové věci o „temné hmotě“ v našem genomu!

[TL]

O pokroku na poli DNA a modifikací jsme mluvili taky tuna: 

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, která připravuje přípravné testy pro studenty vysokých škol – podpořte i vy drobákem mojí snahu informovat o vědě věčně & vtipně a přispějte mi v kampani na Patreonu.

A sledujte mojí snahu případně i na Facebooku či YouTube!

Diskuze