Teloméry, čiže koncové oblasti eukaryotických chromozómov, sú okrem iného tvorené špeciálnymi proteínmi, ktoré odlišujú prirodzené konce chromozómov od tých neprirodzených. Neprirodzené konce vznikajú na „odlomených“ častiach chromozómu (tzv. dvojvláknové zlomy) a keďže predstavujú poškodenie, musia byť opravené prostredníctvom ich opätovného vzájomného spojenia.
Aby sa zabránilo nechcenému pospájaniu rôznych chromozómov do jedného veľkého chromozómu, vďaka špeciálnym telomerickým proteínom nedokážu opravné dráhy v bunke rozpoznať prirodzené konce, a tak pospájať nepoškodené chromozómy. „Teloméry sú preto významné nielen pre zachovanie celistvosti genetickej informácie, ale aj pre samotné prežitie bunky a celého organizmu,“ uvádza Mgr. Lucia Zeiselová z Katedry genetiky Prírodovedeckej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave, autorka projektu „Identifikácia a analýza sekundárnych mutácií v bunkách kvasiniek bez funkčnej telomerázy“.
Na to, aby mohli teloméry plniť svoju funkciu, musia mať určitú dĺžku. Základným prostriedkom, ktorý zabezpečuje ich predlžovanie, je enzým nazývaný telomeráza. „V prípade, že telomeráza nie je funkčná, bunka nemusí byť okamžite odsúdená na zánik. Môžu sa v nej aktivovať tzv. alternatívne mechanizmy, ktoré predlžujú teloméry aj bez účasti telomerázy. Vo väčšine ľudských buniek sa ale aktívna telomeráza nenachádza a nespúšťajú sa v nich ani alternatívne mechanizmy. Z tohto dôvodu sa s pribúdajúcimi bunkovými deleniami teloméry skracujú a keď ich dĺžka klesne pod kritickú hranicu, bunka starne a zomiera. Aktívna telomeráza sa prirodzene vyskytuje v intenzívne sa deliacich bunkách, napr. v kmeňových bunkách.“
Ako pokračuje autorka projektu, typickou vlastnosťou rakovinových buniek je ich abnormálny rast, t. j. neustále zväčšovanie počtu buniek bez následnej smrti. Za túto vlastnosť je zvyčajne spoluzodpovedná aktívna telomeráza pôsobiaca proti spomínanému prirodzenému skracovaniu telomér. V asi 15 % ľudských nádorových buniek ale aktívna telomeráza chýba, a tak je ich prežitie a ďalšia existencia závislá práve od spustenia alternatívnych mechanizmov predlžovania telomér.
„Alternatívne cesty predlžovania telomér využívajú aj kvasinkové bunky, ktorým chýba funkčná telomeráza, napr. ako dôsledok génovej mutácie. Je známe, že génové mutácie bývajú kompenzované na viacerých úrovniach. Jednou z nich je kompenzácia prostredníctvom ďalších, tzv. sekundárnych mutácií v iných génoch. Predpokladá sa, že mutácia, čiže väčší či menší zásah do sekvencie genetickej informácie spôsobuje vytvorenie akejsi prechodnej nerovnováhy, ktorá môže podporovať vznik sekundárnych kompenzačných mutácií, vďaka ktorým sa môžu bunky vyrovnať s dôsledkami prvej zmeny.“
Keďže sú teloméry kľúčové pre udržanie integrity – celistvosti genetickej informácie, pravdepodobnosť vzniku nerovnováhy a následných sekundárnych mutácií je pri chýbajúcej telomerázovej aktivite vysoká. Mgr. Lucia Zeiselová hovorí, že vo svojom projekte sa venujú bioinformatickej (t. j. počítačovej) analýze dát. „Bioinformatika spája vedomosti z biológie, informatiky, matematiky či štatistiky s cieľom analyzovať a interpretovať biologické dáta. Pomocou bioinformatických nástrojov a dostupných biologických dát z kvasiniek Yarrowia lipolytica a Hansenula polymorpha chceme zistiť, (1) aké sekundárne génové mutácie spôsobuje znefunkčnenie telomerázy, (2) v akých génoch sa tieto mutácie nachádzajú, (3) či sú sekundárne mutácie sústreďované do určitej oblasti génu, a (4) aký vplyv môžu mať sekundárne mutácie na vlastnosti príslušného génu, resp. proteínu, ktorý je ním kódovaný.“
Spracovanie už známych a dostupných biologických dát bioinformatickými metódami predstavuje podľa nej finančne nenáročný spôsob identifikácie sekundárnych mutácií. Bioinformatické analýzy genómu kvasiniek sú zvyčajne jednoduchšie než analýzy dát z cicavčích organizmov vzhľadom na menšiu veľkosť ich genetickej informácie a aj prípadné overenie funkcie jednotlivých mutácií je u týchto modelových organizmov menej komplikované.
„Na výsledky tohto projektu bude možné nadviazať finančne náročnejším výskumom odohrávajúcim sa v laboratóriu, napr. overením identifikovaných mutácií a ich ďalším štúdiom priamo v živých bunkách. Kombinácia týchto metód umožní sformovať ucelený obraz o úlohe kompenzačných mutácií v prežívaní kvasinkových buniek, ktorým chýba funkčná telomeráza. Keďže sú základné bunkové procesy v kvasinkách a ľudskom organizme podobné, t. j. konzervované, získané informácie môžu byť aktuálne aj pre výskum v oblasti ľudskej medicíny.“
Na projekt „Identifikácia a analýza sekundárnych mutácií v bunkách kvasiniek bez funkčnej telomerázy“ bol udelený grant v rámci grantovej schémy Univerzita Komenského v Bratislave.
*********************************************
Univerzita Komenského v Bratislave udeľuje Granty UK už 22 rokov. Zo 419 podaných projektov doktorandov podporila univerzita 253. Vedecké, pedagogické a umelecké projekty doktorandov do 30 rokov si rozdelilo sumu 243 340,00 eur. Každý projekt získal v priemere sumu 960,00 eur. Najviac podaných i podporených projektov pochádza tradične z Prírodovedeckej fakulty UK, ktorá predložila 144 žiadostí o grant, z nich uspelo 88. Jesseniova lekárska fakulta UK predložila 61 projektov, z ktorých finančnú podporu získalo 37. Na Fakulte matematiky, fyziky a informatiky UK bolo podporených 40 z 59 podaných projektov.
Odborný garant textu: Mgr. Lucia Zeiselová, Katedra genetiky, Prírodovedecká fakulta, Univerzita Komenského v Bratislave
Autor fotografie: Bc. Simona Veselá, Katedra genetiky, Prírodovedecká fakulta, Univerzita Komenského v Bratislave
Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR
Uverejnila: VČ