Úvod Magazín Připravujeme Aktuality ohledně udivující složitosti DNA

Aktuality ohledně udivující složitosti DNA

Zde je zveřejněn překlad článku bez provedené korektury.
Nyní pracujeme na odborných a jazykových korekturách a na přípravě grafiky.

Link na článek v angličtině: creation.com/dnaupdate

Alex Williams

Vydáno: 3. července 2007 (GMT+10)

Nedávno jsme informovali o nových překvapivých objevech týkajících se složitosti informačního obsahu uloženého v molekule DNA.1 Pozoruhodné je, že 97 % lidské DNA, která nekóduje bílkoviny, není zbytkem „nevyužité DNA“ z naší evoluční minulosti, jak se dříve myslelo, ale prakticky celá se právě teď aktivně využívá v našich buňkách.

Zde je několik dalších zajímavých informací ze zprávy o pilotním projektu ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements).2 Jako pomůcka k pochopení slouží fakt, že DNA je velmi stabilní molekula ideální pro ukládání informací. Naproti tomu RNA je velmi aktivní (a nestabilní) molekula a v našich buňkách vykonává spoustu práce. Aby mohly naše buňky využít informaci uloženou v DNA, zkopírují ji do transkriptů RNA, které pak vykonávají práci podle pokynů těchto informací.

  • Tradiční geny typu „korálek na šňůrce“ skutečně tvoří základ kódu pro tvorbu proteinů, i když nyní byla odhalena mnohem větší složitost. Geny nalezené v projektu ENCODE se od stávajícího katalogu známých genů kódujících proteiny liší pouze asi o 2 %.
  • Již dříve jsme uvedli, že transkripty překrývají oblasti genů, ale překryvy jsou v porovnání s velikostí genů obrovské. Transkripty jsou v průměru 10 až 50krát větší než oblast genu a překrývají se na obou stranách. Až 20 % transkriptů dosahuje více než stonásobku velikosti genové oblasti. Je to jako byste zkopírovali stránku v knize a museli získat informace z 10, 50 nebo dokonce 100 dalších stránek, abyste mohli použít informace na této stránce.

„díky tomu je ‚odpad‘ asi 50krát aktivnější než geny.“

  • Nepřekládané oblasti (nyní nazývané UTR, nikoli „odpad“) jsou mnohem důležitější než překládané oblasti (geny), měřeno počtem bází DNA vyskytujících se v transkriptech RNA. Genové oblasti se přepisují v průměru pěti různými překrývajícími se a prokládanými způsoby, zatímco UTR se přepisují v průměru sedmi různými překrývajícími se a prokládanými způsoby. Vzhledem k tomu, že v UTR je asi 33krát více bází než v genových oblastech, je „odpad“ asi 50krát aktivnější než geny.
  • Transkripční aktivitu lze nejlépe předpovědět podle jediného faktoru, a to podle způsobu, jakým je DNA zabalena do chromozomů. DNA je navinuta kolem proteinových globulí zvaných histony, pak je opět navinuta do struktury podobné provazu a poté je ve dvou fázích navinuta kolem podpůrných proteinů, aby vznikly tlusté chromozomy, které vidíme pod mikroskopem. To naznačuje, že informace v DNA se obvykle vyskytuje ve formě podobné uzavřené knize – celé vinutí brání tomu, aby se zakódovaná informace dostala do kontaktu s translačním strojem. Když chce buňka získat nějakou informaci, otevře určitou stránku, „okopíruje“ ji a pak knihu opět zavře. Nedávná další práce3 ukazuje, že toho lze fyzikálně dosáhnout následujícím způsobem:
    • Chromozomy v každé buňce jsou uloženy v jádře, které je vázáno na membránu. Jaderná membrána má asi 2 000 pórů, kterými mohou molekuly procházet dovnitř a ven. Požadovaný chromozom se přiblíží k jednomu z těchto jaderných pórů.
    • Úsek DNA, který má být přepsán, se umístí před pór.
    • Nadšroubovicové vinutí se uvolní a odhalí transkripční oblast.
    • Histonové závity jsou zkrouceny tak, aby se odkrylo požadované kopírovací místo.
    • Dvojitá šroubovice DNA se rozbalí a odhalí zakódovanou informaci.
    • Enzymy, které provádějí kopírování, uchopí DNA do smyčky, která se zkopíruje do transkriptu RNA. Poté se zkontroluje správnost přepisu (a pokud je chybný, je znehodnocen a recyklován). Transkript RNA je pak speciálně označen pro export a je exportován pórem a přenesen tam, kde je v buňce potřeba.
    • „Kniha“ informací DNA se pak uzavře obrácením procesu svinování a posunutím chromozomu od oblasti jaderného póru.
  • Nejpřekvapivějším výsledkem podle autorů ENCODE je, že 95 % funkčních transkriptů (genové a UTR transkripty s alespoň jednou známou funkcí) nevykazuje žádné známky selekčního tlaku (tj. nejsou výrazně konzervovány a mutují průměrnou rychlostí). To je v rozporu s teorií Charlese Darwina, podle níž je hlavní příčinou našeho vývoje přirozený výběr. To také vytváří zajímavý paradox: buněčná architektura, strojové vybavení a metabolické cykly jsou vysoce konzervované (např. lidský inzulínový gen byl vložen do bakterií, aby se mohl vyrábět lidský inzulín v průmyslovém měřítku), zatímco většina chromozomální informace volně mutuje. Jak se tento stav mohl udržet po dobu 3,8 miliardy let od prvního vývoje bakterií? Lepším vysvětlením by mohlo být, že život je starý pouze tisíce, nikoli miliardy let. Vypadá to také, že život neřídí geny, ale buňky – což je pravý opak toho, co neodarwinisté dlouho předpokládali.