Journal @ RupertoCarola - Heidelberg University
Včelie kráľovné a robotníci sa líšia chemickým značením približne 550 génov, ktoré nedávno objavili vedci z Nemeckého výskumného centra pre rakovinu (DKFZ) spolu s austrálskymi kolegami. Vedci pre rakovinu si vybrali včelu (foto: Tobias Schwerdt) ako študijný objekt, aby pochopili, ako sa môžu organizmy s rovnakou genetickou sekvenciou vyvíjať veľmi odlišne. Je to tak preto, lebo zdravé a rakovinové bunky zdieľajú rovnaký genóm, ale majú odlišné vlastnosti.
Je ťažké uveriť, že patria k rovnakému druhu: veľká včelia kráľovná s dlhým životom je celý život zaneprázdnená plodením potomkov. Oveľa menšia pracovníčka naopak zbiera jedlo, udržiava úľ v poriadku, chová a kŕmi plod. - je však sama sterilná.
A aký je záujem výskumníka rakoviny o včely? „Rakovinové bunky a zdravé bunky majú identický genóm, ale správajú sa úplne inak. Je to z veľkej časti spôsobené odlišne metylovanými génmi. Aj včelie kráľovné a pracovníci zdieľajú rovnakú genetickú výbavu napriek všetkým vonkajším rozdielom. Aj tu môžu byť metylové štítky zodpovedné za odlišný vývoj, “vysvetľuje profesor Frank Lyko.
Vedec na DKFZ skúma, ako sú gény regulované chemickým značením metylovými skupinami. Tento princíp regulácie je jedným z takzvaných epigenetických mechanizmov: chemické zmeny genetického materiálu, ktoré nemenia poradie stavebných blokov DNA. Bunka sa pomocou tohto riadiaceho mechanizmu prispôsobuje meniacim sa podmienkam prostredia.
Regulácia epigenetického génu má však pre výskumníkov rakoviny tiež veľmi praktický význam: chemické značky môžu byť ovplyvnené liekmi, a preto sa považujú za sľubný cieľ pre nové terapie rakoviny.
V úli rozhoduje o budúcnosti potomstva iba jedlo: Ak sú larvy kŕmené peľom, vyvíjajú sa pracovníci. Ak majú dozrieť na kráľovné včely, dostanú iba materskú kašičku bohatú na tuky a bielkoviny. Austrálski vedci nedávno napodobnili účinky tohto koncentrátu vypnutím enzýmu v včelích larvách, ktorý označuje DNA metylovými skupinami. Z týchto lariev sa vyvinuli iba kráľovné - bez materskej kašičky.
To bolo jasným znamením, že sú to metylové značky, ktoré rozhodujú o osude lariev ovplyvnením aktivity určitých génov. Vo svojej súčasnej práci Lykov tím určil, ktoré gény presne vytvárajú včeliu kráľovnú. Zatiaľ čo predchádzajúce epigenetické štúdie sa sústredili na metylové značenie jednotlivých génov, Heidelbergov tím spolu s austrálskymi včelárskymi expertmi po prvýkrát porovnával metyláciu celého genómu kráľovien a pracovníkov. „Včela so svojím malým genómom nám poslúžila ako model na testovanie technológie - teraz môžeme také výskumy vykonávať aj na veľkých ľudských genómoch,“ vysvetľuje Frank Lyko ďalší cieľ projektu.
Na rozdiel od bohato metylovaného ľudského genómu obsahuje včelí genóm podstatne menej metylových značiek. Vedci objavili jasné rozdiely medzi robotníkmi a kráľovnami v dobrých 550 génoch. Tieto gény sú často vo vývoji veľmi konzervované - čo naznačuje vedcov, že v bunke vykonávajú dôležité funkcie.
Lykov tím tiež rozpoznal dovtedy neznámy mechanizmus, ktorým by metylácia génov mohla ovplyvniť formovanie znakov: u včiel sú metylové značky obzvlášť často umiestnené v takzvaných spojovacích bodoch génov. Tu sú uvedené montážne pokyny na výrobu bielkovín. Ak sú tieto rozpoznávacie miesta chemickým značením nerozpoznateľné, môže bunka produkovať modifikovaný proteín s inou funkciou. „Doteraz bola teória taká, že metylové značky na génových prepínačoch blokujú čítanie génov, a tým vedú k odchýlkam v charakteristikách,“ hovorí profesor Lyko, „ale teraz máme náznaky, že mechanizmus, ktorý sme u včiel nedávno objavili by tiež mohlo hrať úlohu v rakovinových bunkách. ““