Jak bakterie tvoří DNA? Vědci ze Stanfordu popsali nový kryptický mechanismus

Jak bakterie tvoří DNA? Vědci ze Stanfordu popsali nový kryptický mechanismus ukazuje na dosud málo známý proces, který může zásadně změnit pohled na bakteriální genetiku i na to, jak se tyto organismy přizpůsobují svému prostředí. Nově popsaný mechanismus podle výzkumníků odhaluje, že tvorba DNA u bakterií nemusí probíhat jen očekávaným způsobem, ale za určitých podmínek využívá i překvapivé a dosud kryptické buněčné postupy.

Jak bakterie tvoří DNA novým způsobem, ukázal výzkum ze Stanfordu

Jak bakterie tvoří DNA nemusí podle nového výzkumu probíhat jen tak, jak se dosud učilo. Vědci ze Stanfordovy univerzity popsali nový kryptický mechanismus, který podle nich ukazuje, že bakterie dokážou vytvářet deoxyribonukleovou kyselinu i bez kopírování klasické šablony. Studie zveřejněná v časopise Science podle autorů naznačuje, že tento postup by mohl najít využití i v medicíně a při vývoji genetických nástrojů.

Od známého principu k nečekanému objevu

Běžné vysvětlení tvorby DNA vychází z toho, že jeden enzym dvojitou šroubovici rozvine na dva samostatné řetězce a další enzymy je následně zkopírují. Právě takto se DNA učí i ve školách. Stanfordský tým ale zjistil, že tento princip není univerzální. Při zkoumání bakteriální obrany proti virům narazili vědci na enzym, který dokáže vytvářet opakovanou sekvenci DNA, aniž by používal DNA jako vzor. Místo toho se řídí vlastní strukturou proteinu.

Protein jako návod pro sekvenci DNA

Hlavní autor studie, stanfordský biochemik Alex Gao, uvedl, že samotný protein slouží jako návod pro sekvenci DNA. Podle jeho slov jde o zásadně nový způsob, jakým život produkuje DNA. Vědci mechanismus pojmenovali DRT3. Gao zároveň upozornil, že systém vytváří pouze jednu konkrétní opakující se sekvenci, a proto podle něj nejde o obecný mechanismus, jakým proteiny zapisují genetický kód.

DRT3 je rozšířený napříč bakteriemi

Přestože mechanismus zatím zůstává z velké části nejasný, autoři studie upozorňují, že DRT3 se vyskytuje napříč bakteriemi. To podle nich naznačuje, že nejde o biochemickou kuriozitu. Zatím však není jasné, jak přesně by tento systém měl bakterie chránit před viry. Nově vzniklá DNA navíc zatím není součástí bakteriálního genomu, což podle části odborníků zůstává jedním z důvodů, proč je funkce mechanismu stále obtížně čitelná.

Průlom, ale i opatrnost části odborníků

Na studii reagovali i další vědci. Biochemik Philip Kranzusch z Harvard Medical School, který se zabývá bakteriální obranou a na výzkumu se nepodílel, označil práci za průlomovou. Podobně se vyjádřila i Adi Millmanová z Massachusetts Institute of Technology, podle níž je použití bílkoviny jako šablony pro syntézu DNA významným posunem od klasického centrálního dogmatu, kde informace proudí od nukleových kyselin k bílkovinám.

Možné využití v medicíně a genetickém inženýrství

Stanfordský tým i další odborníci zároveň doufají, že by se nová forma syntézy DNA mohla jednou využít v medicíně. Přirovnávají ji k systému CRISPR, který byl původně součástí přirozené bakteriální obrany a dnes se používá v mnoha aplikacích genového inženýrství. Podle Gaa by DRT3 mohl fungovat jako „vše v jednom“ molekulární stroj pro sekvenčně specifickou syntézu DNA. Pokud by se podařilo upravit jej tak, aby vytvářel i jiné sekvence, mohl by sloužit například k výrobě přizpůsobených řetězců DNA nebo pokročilých biomateriálů.

Výzkum otevírá otázky o mikrobiálním světě

Objev podle autorů ukazuje, kolik toho v mikrobiální biologii zůstává skryto i přes desítky let intenzivního výzkumu. Gao v této souvislosti mluví o DRT3 jako o katalyzátoru k přehodnocení temné hmoty mikrobiálního světa. Studie vyšla v odborném časopise Science a odkazuje na ni i samotná práce zveřejněná pod DOI 10.1126/science.aed1656.