Vyzaduje víc nez DNA kódování proteinu, aby vytvorila srdce

Pamatujte si, kdyz jsme mysleli, ze vetsina lidského genomu je "nevyzádaná" DNA? Protoze kdyz je vedci nejprve sekvenovali, zjistili, ze méne nez 3% DNA je urceno pro kódování proteinu, základních stavebních prvku zivota. Od té doby objevují prekvapující veci o nekódující DNA. V nové studii, která byla zverejnena tento týden, tým popisuje, jak nekteré z nich kódují genetický úryvek "dlouhé nekódující RNA" (nebo lncRNA), která rídí osud kmenových bunek, které se lisí na ruzné typy srdecních bunek. Bez tohoto dulezitého kusu genetického kódu se zdá, ze srdce nelze vubec udelat.
Ve studii uvedenou online v casopise Bunka 24. ledna biologové z Massachusetts Institute of Technology (MIT) popisují, jak identifikovali kritickou roli pro lncRNA, kterou nazvali "Braveheart".

Braveheart rídí transformaci kmenových bunek do bunek srdce

V posledních letech vedci objevili oblasti DNA, které nedávají pokyny k tvorbe proteinu, jsou kódy pro vytvárení molekul lncRNA, které pomáhají kontrolovat, kdy jsou geny zapnuty a vypnuty uvnitr bunek.
Ale kdyz byly nalezeny tisíce techto genetických fragmentu, je velmi málo známo o jejich specifických úlohách.
Tým MIT navrhuje úryvek, který identifikovali, Braveheart, rídí transformaci kmenových bunek na srdecní bunky, kdyz se diferenciají embryonální kmenové bunky.

Potenciální nová cesta pro regeneracní vývoj drog

Ackoli oni objevili pomocí mysích kmenových bunek, verí, ze totéz se deje u lidí.
Pokud se to ukáze jako tak, pak by studium lncRNA mohlo vést k novému vývoji regeneracních léciv k lécbe srdecních onemocnení poskozených stárnutím nebo kardiovaskulárním onemocnením.
Autorka spoluautorky Carla Klattenhoffová, postdoktorka na biologickém oddelení MIT, uvedla ve svém prohlásení:
"Otevre nové dvere, co bychom mohli udelat, a jak bychom mohli pouzít lncRNA pro indukci specifických bunecných typu, které byly zcela neprobádané."

Braveheart Essential pro odblokování Master Gene pro diferenciaci srdcových bunek

Tým se rozhodl vysetrit Braveheart, protoze nasel spoustu v embryonálních kmenových bunkách a v diferenciaci srdecních bunek.
Ve své studii ukazují, jak mysí embryonální kmenové bunky, které nemají dostatek lncRNA Braveheart, nedokází vyvinout zádný ze trí hlavních typu bunek kardiovaskulárního systému: kardiomyocyty (které delají srdecní svaly), bunky hladkého svalstva a endotelové bunky.
Také to zjistili bez Braveheart, MesP1, hlavní gen, který reguluje diferenciaci srdecních bunek u obratlovcu, nefunguje. Kdyz to funguje, MesP1 zahajuje kaskádu stovek genu, které jsou nezbytné pro rozvoj srdce.
Zdá se, ze Braveheart kontroluje kaskádu tím, ze ovlivnuje komplex proteinu PRC2, který bezne sedí na vrcholu DNA, blokuje MesP1 a dalsí geny, které jsou nezbytné pro rozvoj srdecních bunek.

Kdyz je prítomen Braveheart, sít MesP1 zahajuje proces rozvoje srdce.

Co dál?

Ramin Shiekhattar je profesorem genové regulace a exprese ve Wistar Institute ve Philadelphii a nebyl soucástí studijního týmu. On ríká:
"Tento príspevek je rozhodne první krok k tomu, co musíme udelat, coz je podstatneji pochopitelné biologickou roli techto nekódovaných RNA."
Ríká, ze dalsí vec, která se musí stát, je rozlustit detailní mechanismy Braveheart a otestovat, co se stane, kdyz je vyrazen z zivých mysí.
Navrhuje tým MIT nekódující RNA by mohly vysvetlit, proc je lidské srdce mnohem slozitejsí nez ríkat srdce mouchy. Protoze mnohé z genu pro kódování srdecních proteinu jsou u obou druhu stejné.
Spolupráce Johanna Scheuermannová, také postdoktorka na ministerstvu biologie MIT, ríká:
"Myslíme si, ze dodatecná slozitost muze pocházet z nekódující cásti genomu a myslíme si, ze se jedná o lncRNA."
Tým nyní hledá dalsí nekódující RNA, které hrají roli v rozvoji srdce u mysí a pro lidský ekvivalent.
Dosud neidentifikovali lidské analogy Braveheart. To není prekvapující, ríká Klattenhoff, vzhledem k tomu, ze dlouhé nekódované RNA mají tendenci se vyvíjet rychleji nez geny, které kódují proteiny.
Ale tým ocekává, ze nakonec identifikuje mnoho nových nekódujících RNA, které jsou nezbytné pro rozvoj lidského srdce, a mozná i mutace, které ovlivnují vývoj kardiovaskulárních onemocnení.
Prostrednictvím Nadace pro výzkum rakoviny Damon Runyon, Národní instituce zdraví, Cena za vedoucí kardiovaskulární vedoucí Watkins, Nadace pro výzkum ved o zivote, Evropská organizace pro molekulární biologii a Nadace rodiny Richarda a Susana Smitha prispely k financování studie.
V zárí 2012, Príroda, Vedaa dalsí casopisy vydaly ohromující sbírku více nez 30 príspevku, které pevne odmítají myslenku "nevyzádané DNA".
Napsal Catharine Paddock PhD