Rastlina si opravuje gény po rodičoch

Arábkovka Thalova sa stala prvou rastlinou so sekvenovaným genómom.

Horčicovitá bylina arábkovka Thalova (Arabidopsis thaliana) pochádza zo Stredomoria, no dnes je rozšírená prakticky po celej zemeguli. Pred niekoľkými rokmi sa stala prvou rastlinou s úplne sekvenovaným genómom, čiže určeným poradím "písmen" DNA. Teraz sa prekvapujúco ukázalo, že jej dedičnosť presahuje konvenčné mendelovské pravidlá.

Dedičstvo prapredkov

V časopise Nature o tom napísali Susan Lolleová, Jennifer Victorová, Jessica Youngová a Robert Pruitt z Purdueovej univerzity vo West Lafayette (štát Indiana, USA). Odhalili čosi nečakané. Arábkovka prepisuje genetický kód zdedený od rodičov! Tým sa však nevymyká "rodinným poriadkom". Miesto rodičovského sa vracia k pra- či praprarodičovskému.

Pruittov tím to zistil pri analýze arábkoviek, ktoré po obidvoch rodičoch zdedili zmutované verzie génu označeného ako HOTHEAD (po anglicky doslova horúca hlava). Normálne zodpovedá za produkciu voskovitej povrchovej vrstvy rastlinného tkaniva. Pri zmutovaní však spôsobuje splývanie orgánov kvetu. Vedcom sa teraz kvôli nemu naozaj "z kečky parí".

Organizmy si normálne opravujú mutácie v jednom zo spletených reťazcov svojej dvojšpirálovej DNA pomocou druhého reťazca ako šablóny. Nový výskum z Indiany však ukazuje, že niektoré arábkovky opravujú mutácie na analogických miestach oboch reťazcov. Dobrou verziou génu po dávnejších predkoch nahrádzajú jeho zlé verzie po rodičoch.

Doplnenie Mendela

Také čosi sa nedá vysvetliť normálnou dedičnosťou - prenosom génov z jednej generácie priamo na nasledujúcu. Jej pravidlá v 60. rokoch devätnásteho storočia odvodil moravský mních nemeckého pôvodu Gregor Mendel z kláštora augustiniánov v Brne. Indianskí botanici navrhujú vysvetlenie: Bunky dedia kópie DNA predkov aj inak. Možno ide o zatiaľ neznámu formu dedičnosti založenú tiež na DNA. Možno je aktérom RNA. Pruitt hovorí: "Hľadali sme DNA šablónu, no žiadnu sme nenašli. Takže nám zostáva nejaký typ stabilnej RNA."

V súvislosti s RNA šablónou Pruitt s kolegami argumentuje novými údajmi o prenose dvojreťazcovej RNA cez mnoho generácií hlísty Caenorhabditis elegans. Organizmu by takýto mechanizmus zabezpečoval "núdzové zálohovanie" konvenčného DNA genómu.

RNA ako havarijný technik?

Podrobnosti zatiaľ zostávajú záhadou. No rastlina sa takýmto dosiaľ neznámym spôsobom azda vyhýba zdedeniu konkrétnych, potenciálne naozaj nebezpečných genetických sekvencií od svojich rodičov. Jednoducho siahne do génov bezprostredne predchádzajúcich generácií, aby sa "reštartovala". Hoci tento neortodoxný mechanizmus dedičnosti zistili pri rastline, členovia Pruittovho tímu si myslia, že ho využívajú aj organizmy z iných veľkých skupín pozemského života, vrátane cicavcov a ľudí.

Komentátori v Nature, rastlinní genetici Detlef Weigel a Gerd Jürgens z Tübingenskej univerzity (Nemecko), to označili ako "spektakulárny objav". Podľa Weigelovho názoru v časopise The Scientist DNA samozrejme hrá prím. No genóm môže pri tomto druhu bezpečnostného mechanizmu využívať uloženú RNA.

Vincent Colot z Genopole v Evry (Francúzsko) uvádza v časopise Science: "Poukazuje to na unikátnu skrytú genetickú pamäť, povolávanú na scénu v prípade potreby".

Keby sa tieto výsledky potvrdili a rozšírili na živočíchy, malo by to obrovský význam pre biomedicínu a populačnú genetiku, cituje Science Emmu Whitelawovú zo Sydneyskej univerzity (Austrália). Podľa nej by RNA pamäť museli zohľadniť napríklad genetici odhadujúci riziká chorôb.

Účinok génu HOTHEAD - vľavo zmutovaný stav, vpravo normálny. FOTO - ARCHÍV, SCIENCE