Od stravy po obžerstvo Ústav Maxa Plancka pre biofyzikálnu chémiu
Vedci z Max Planck zistili, že mikroRNA pomáhajú bunkám reagovať na kolísavý príjem živín
Niekedy je zelenina, niekedy mäso - niekedy veľa, niekedy trochu: jeme z času na čas veľmi premenlivo. To platí ešte viac o zvieratách, musia sa uspokojiť s tým, čo denne nájdu alebo korisť. Ľudia a zvieratá preto musia mať nevyhnutne schopnosť vyrovnať sa s týmito výkyvmi. Doteraz sa však vie len málo o tom, ako presne bunky tela vyvážia meniaci sa prísun živín. Vedci, ktorí spolupracujú s Halynou Shcherbatovou na Inštitúte Maxa Plancka (MPI) pre biofyzikálnu chémiu v Göttingene, teraz vďaka svojej práci na ovocných muškách zistili, že v tomto nariadení majú dôležitú úlohu takzvané mikro-RNA. (Genetika, 7. marca 2016)
Mikro-RNA (miRNA) sú malé útržky RNA, ktoré riadia aktivitu génov. Každá jednotlivá miRNA distribuuje svoj účinok na mnoho génov a naopak, veľa génov je regulovaných niekoľkými miRNA. Molekuly RNA otáčajú niekoľko skrutiek bunkového aparátu súčasne, aby doladili jednotlivé pracovné kroky. Komplexná sieť génov a miRNA sťažuje vedcom zistiť, aký vplyv má určitá miRNA na bunkové procesy.
Dva folikuly z vaječníka ovocnej mušky Drosophila melanogaster. Bunkové jadrá sú sfarbené načerveno, bunky folikulov a štýlové bunky (ktoré spájajú folikuly) sú sfarbené zelenou farbou a bunky produkujúce mir-310 sú modré.
Halyna Shcherbata, vedúca Max Planck Research Group Gene Expression and Signaling at MPI for Biofhysical Chemistry, a jej tím skúmali úlohu určitej skupiny miRNA v ovocnej muške Drosophila melanogaster. Vedci zistili, že miRNA z rodiny mir-310 v bunkách múch pomáhajú krátkodobo prispôsobiť metabolizmus prísunu potravy. Za týmto účelom riadia niekoľko génov dôležitej signálnej cesty v bunke. Výsledky vedcov z Göttingenu po prvýkrát ukazujú, že miRNA prenášajú výživové signály do metabolizmu buniek.
Miluje cukrovú diétu
"Dozvedeli sme sa o mir-310, pretože táto rodina miRNA v našich muškách reagovala na stres a chorobu," vysvetľuje Shcherbata. „Chceli sme preto preskúmať, ako mir-310 pomáhajú telu reagovať na takéto okolnosti.“ Vedci skúmali muchy, ktoré mir-310 nemajú kvôli mutácii. V procese narazili na celú sériu génov, ktoré zmenili svoju aktivitu, keď chýbali mir-310. Mnoho proteínov, ktoré bunky produkujú podľa pokynov génov, bolo tiež prítomných v rôznych množstvách. „Je pozoruhodné, že medzi ne patrilo obzvlášť veľké množstvo bielkovín, ktoré ovplyvňujú bunkový metabolizmus. To naznačuje, že mir-310s je dôležitý na prispôsobenie metabolizmu príjmu živín, “hovorí Henning Urlaub, ktorý vedie výskumnú skupinu pre bioanalytickú hmotnostnú spektrometriu v Göttingen MPI. Muchy bez ME-310 sú preto citlivejšie na kolísanie stravy?
Vedci preto skontrolovali, či mušky nesú „sladké jedlo“ - zvieratá boli kŕmené iba cukrom. V skutočnosti sa ukázalo, že zmutované mušky mali veľké ťažkosti s prispôsobením sa nedostatku aminokyselín a ďalších dôležitých živín: gény dôležité pre metabolizmus reagovali u mušiek bez mir-310 veľmi odlišne ako u nemutovaných múch. Zvieratá navonok nevykazovali žiadne abnormality. Že niečo s nimi nie je v poriadku, bolo vidieť na niektorých tkanivách a orgánoch: „Muchy bez mir-310 mali väčšie brucho a hromadili viac tuku,“ uvádza Ibrahim Ömer Çiçek z výskumnej skupiny Shcherbata. Zdá sa, že využitie bunkových živín nebolo pod kontrolou.
Ženy mali tiež zmenené vaječníky - abnormalitu, ktorú už biológovia poznali: u much sa vyvinú veľmi podobne vyzerajúce vaječníky s poruchami v takzvanej signálnej dráhe ježka. A je tu ešte jedna spoločná vec: The Hedgehog Singalweg tiež prenáša informácie o príjme živín. To je obzvlášť dôležité vo vaječníkoch, pretože produkcia vajíčok pre mušky je veľmi energeticky náročná. „Mali sme preto podozrenie, že existuje spojenie medzi mir-310 a signalizačnou cestou Ježek,“ vysvetľuje Çiçek. Ďalšie experimenty nakoniec ukázali, že obidve sú skutočne spojené: miRNA riadia gény niekoľkých faktorov v signálnej dráhe a ovplyvňujú tak vývoj vaječníkov.
„Mikro-RNA majú zvyčajne iba malý vplyv na aktivitu jedného génu. Ak ale, ako v tomto prípade, riadia niekoľko génov rovnakej signálnej dráhy, môže to významne zvýšiť ich účinok, “vysvetľuje Halyna Shcherbata. „Je dosť možné, že mir-310s je iba prvým príkladom mnohých procesov závislých od výživy, ktoré sú regulované mikro-RNA.“ (Fk)