Sciencemag.cz
Doporučujeme
To, že se vědci nesmí spokojit s vžitými předpoklady, opět potvrdili výzkumníci z CEITEC Masarykovy univerzity zabývající se výzkumem telomerázové ribonukleové kyseliny (TR), která hraje významnou roli při doplňování DNA na koncích chromozómů. Pro výkon této funkce je klíčové, aby část TR, podle které se doplňují konce chromozomů, byla jednovláknová neboli otevřená. Uzavřená struktura je zase důležitá pro jiné funkce TR. Dosavadní studie při určování struktury TR často spoléhaly na počítačové předpovědi kombinované s experimentálními daty a předběžnými předpoklady. Vědci z CEITEC se však vydali cestou analýzy jednotlivých molekul TR a prokázali, že v buňkách není sestavena vždy jen do jednoho uniformního tvaru, ale vyskytuje se tam v několika různých stavech existujících vedle sebe. Toto zjištění umožní lépe objasnit široké spektrum biologických procesů v buňkách, kterých se tyto RNA účastní.
Telomery, ochranné struktury na koncích chromozomů jsou udržovány telomerázou, specifickým enzymem složeným z RNA a bílkovin. Buňky, které telomerázu nemají aktivní, se přestávají dělit a/nebo umírají. Základní součástí telomerázy je telomerázová RNA, u které nyní vědci z CEITEC Masarykovy univerzity prokázali strukturní dynamiku, tedy to, že se její struktura může měnit během biologických procesů, na kterých se podílí: když se komplex telomerázy sestavuje z jednotlivých součástí, telomerázová RNA vystupuje v uzavřené struktuře, ale když pak provádí svoji práci při obnově telomer, je naopak nezbytná její otevřená struktura. Tyto výsledky jsou v souladu i se zjištěními, která byla ověřena pomocí podstatně náročnější metody NMR u jiných organismů.
Hlavní autorka výzkumu Lucie Bozděchová pod vedením molekulárního biologa Jiřího Fajkuse se zaměřila na nesrovnalosti mezi prezentacemi výsledků dřívějších prací, které u různých TR zobrazovaly otevřenou strukturu, ačkoli samotná experimentální data ukazovala strukturu uzavřenou, která by však nebyla při činnosti telomerázy funkční. Běžně se proto experimentální výsledky kombinovaly se vstupním předpokladem, že struktura TR je otevřená a výsledky se podle tohoto „přizpůsobovaly“. Výzkumníci z CEITEC využili místo toho nový přístup k analýze získaných experimentálních dat, kdy nejdřív bez předchozích předpokladů vyhodnotili všechny struktury jednotlivých molekul RNA existující ve vzorku, a tyto struktury následně seřadili podle jejich vzájemné podobnosti do skupin. „Díky tomuto novému přístupu se nám podařilo prokázat, že jeden ze získaných typů struktury telomerázové RNA (odpovídající asi třetině případů nalezených struktur) odpovídal otevřené struktuře, zatímco většina vyhodnocených struktur odpovídala strukturám uzavřeným. Klasický způsob vyhodnocení nám přitom na stejných datech ukázal pouze uzavřenou strukturu,“ komentuje úspěch Lucie Bozděchová, která výzkum realizovala s podporou grantů Career Restart (GAMU) a EXPRO (GAČR).
Zásadní pro toto vědecké zjištění byla bioinformatická analýza, kterou na základě metody vyvinuté nedávno Dr. Yiliang Ding z britského John Innes Centre provedla Kateřina Havlová z Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity. Vědci díky tomu získali realističtější představu o různých strukturách telomerázové RNA a možných přechodech mezi nimi, navíc u významného modelového organismu – mechu Physcomitrium patens, u kterého experimentální strukturní údaje dosud zcela chyběly.
Přístup, který staví na analýze struktury jednotlivých molekul RNA, a nikoli na zjišťování pouze jedné většinové struktury z průměrovaných výsledků, může být nyní využíván mnohem šířeji při analýze veškerých RNA, jejichž funkce závisí na jejich prostorové struktuře a dynamických přechodech mezi různými strukturními stavy RNA.
Výzkum byl publikován v časopise Journal of Molecular Biology.
