Bez sestřičky RNA by DNA byla k ničemu

Deoxyribonukleová kyselina DNA ve své struktuře pravotočivé dvoušroubovice kóduje a buňkám zadává jejich program, a tím předurčuje vývoj a vlastnosti celého organismu. Cílem je v pořádku přenést genetickou informaci z rodičů na děti, proto je nezbytné, aby při procesu nedocházelo k mutacím. Informaci ukrytou a chráněnou ve dvoušroubovici si můžeme představit jako určitý návod k výrobě proteinů, z nichž se skládá naše tělo.

Dobře si přečíst návod

Aby bylo možné protein dobře vytvořit, je nezbytné si daný návod nejprve přečíst. Jak to ale udělat, abychom nemuseli pro každou jednotlivou molekulu proteinu otevírat dvoušroubovici DNA a vystavovat ji riziku mutací? Tady je slovu přichází ribonukleová kyselina RNA, jako sestřička a nerozlučná souputnice DNA.

„Dělá se to tak, že se informace v DNA přečte jen jednou nebo dvakrát, vyrobí se molekula RNA, a ta pak slouží jako vzor či program pro výrobu proteinu. Ten může být přečten stokrát i tisíckrát, jedna molekula RNA pak slouží pro výrobu mnoha proteinů, a když se zmutuje, tak to nevadí, protože se může vyrobit nová,“ uvedl v Meteoru doc. David Staněk z Ústavu molekulární genetiky AV ČR.

RNA tedy funguje jako matrice, podle které se jako někde u lisu razí nové a nové proteiny. Stále stejné, dokud není řečeno jinak. Původně se vědci domnívali, že RNA funguje jen jako „bezduchý posel“, ukazuje se ale, že vše je trochu složitější.

U naprosté většiny lidských buněk je genetická informace fragmentovaná – podobně jako na disku v počítači se informace neukládá jako celek na jedno místo, ale na různá místa. Na počítači nám informace propojí program, u proteinových informací je to podobné. Rozkouskované se přepíšou do RNA, přičemž fragmenty kódující protein se musí složit, a ty, které nic nekódují, se musí odstranit.

„Říká se tomu RNA sestřih, a ten musí proběhnout naprosto přesně. Pokud by se udělala chyba byť v jednom písmenku, tak se to celé posune a začne se vyrábět úplně jiný protein, vše bude špatně,“ vysvětlil David Staněk. Buňky dokážou mezi desítkami tisíci písmenek přesně najít hranici mezi tím, co mají, a co nemají vystřihnout: „Je to jako hledat jehlu v kupce sena, přesto to ve většině případů dokážou.“

RNA svět

Dnes buňky ukládají informace v DNA, existuje ale teorie, že dříve byla dominantní RNA, která uchovávala genetickou informaci, předávala ji na potomky i katalyzovala všechny důležité reakce pro přežití prvotních buněk. Postupem času, jak se organismy začaly zdokonalovat, tak se funkce uchovávání genetické informace přesunula na výhodnější a stabilnější DNA.

„Aby RNA svět fungoval, bylo by nutné, aby si RNA molekula dokázala sama v sobě informaci přečíst a replikovat, a takový enzym v současném světě neexistuje. Existují uměle vytvořené RNA molekuly, které to dokážou, ale přečtou jen relativně krátké úseky a s velkou chybovostí,“ popsal David Staněk.

Temná hmota zdánlivě líných RNA molekul

V našem těle je spousta buněk, každá je jiná a vyrábí odlišné proteiny. Buňka jater zkrátka vypadá jinak, než buňka kůže. Každá z nich ale musí přesně vědět, kde jaký proteiny vyrobit. „Hovoříme o tzv. temné hmotě, v níž je spousta RNA molekul, které zdánlivě nic nedělají, nevyrábějí proteiny ani nemají katalytickou funkci. Fungují ale jako neviditelná pavučina obepínají DNA, a říkají polymeráze, teď zapni tenhle gen, teď tento…,“ vysvětlil molekulární genetik.

RNA tedy funguje podobně jako nervová síť nebo řídící software, který zpracovává informace a určuje, které proteiny se budou vyrábět. Každá buňka tak ví, kdy který gen zapnout, a kdy jakou bílkovinu vyrobit.

Čtěte také

Intenzivněji se RNA začala studovat až v 60. letech 20. století. Není divu, je to totiž poměrně dost složité. „Dnes existují přístroje a metody, kterými se dá zjistit, co která RNA dělá. Můžete například RNA v buňce vypnout a díváte se, jak jí to vadí, co to s ní udělá, kde se začnou hromadit chyby,“ popsal David Staněk. „V současnosti děláme například to, že RNA ve zkumavce označíme barvičkou, pak ji píchneme zpátky do buňky a mikroskopem sledujeme, kam obarvená RNA zamíří a co udělá, jakou má funkci,“ doplnil vědec.

Výsledky výzkumu RNA mohou mít dalekosáhlé důsledky v medicíně. Pokud se vědě podaří objasnit, jak skutečně fungují buňky, mohlo by to pomoci vyřešit problémy s rakovinným bujením, vývojovými poruchami a dědičnými onemocněními. Je to běh na dlouhou trať, ale s velmi záslužným cílem.

Tento i ostatní záznamy pořadu Meteor najdete v našem Archivu pořadů.