Genetika: vědci odkryli celou řadu genů, které se u lidí chovají odlišně

Univerzita Toronto
Phys.org
27.května 2019
Překlad: redakce Na Severu
Titulní obrázek © Sam Lambert
(Rozdílnost motivu mezi lidskými transkripčními faktory a jejich protějšky u jiných druhů.
Modrá sekce v koláčových grafech představuje podíl transkripčních faktorů napříč různými třídami, které jsou u člověka odlišné.)


Výzkumní pracovníci v Donnelly Center v Torontu zjistili, že desítky genů, u kterých se dříve mělo za to, že mají podobné role napříč různými organismy, jsou ve skutečnosti jedinečné pro člověka a mohly by pomoci zodpovědět, jak náš druh vznikl.

Tyto geny kódují třídu proteinů známých jako transkripční faktory neboli TF, které kontrolují aktivitu genu. TF rozpoznávají specifické útržky kódu DNA, které se nazývají motivy, a používají je jako dopadová místa k navázání DNA a zapnutí nebo vypnutí genů.

Předchozí výzkum ukázal, že TF, které vypadají podobně napříč různými organismy, také vážou podobné motivy, a to i v druzích tak rozmanitých, jako jsou octomilky a lidé. Ale nová studie z laboratoře profesora Timothyho Hughese, v Donnellyho centru pro buněčný a biomolekulární výzkum, ukazuje, že tomu tak vždy není.

Výzkumníci v časopisu Nature Genetics popisují novou výpočetní metodu, která jim umožnila přesněji předpovědět sekvence motivů, na které se každý TF váže v mnoha různých druzích. Zjištění ukazují, že některé podtřídy TF jsou mnohem funkčně různorodější, než se dříve myslelo.

„Dokonce i mezi blízce příbuznými druhy existuje nezanedbatelná část TF, která pravděpodobně váže nové sekvence,” říká Sam Lambert, bývalý postgraduálního student v Hughesově laboratoři, který odvedl většinu práce na studii a od té doby se přestěhoval na Cambridgskou univerzitu, kde pracuje jako postdoktorand.

„To znamená, že budou pravděpodobně mít nové funkce regulováním různých genů, což může být důležité pro druhové rozdíly,” říká.

Dokonce i mezi šimpanzy a lidmi, jejichž genomy jsou z 99% identické, existují desítky TF, které rozpoznávají různé motivy mezi těmito dvěma druhy způsobem, který by ovlivnil projevy stovek různých genů.

„Myslíme si, že tyto molekulární rozdíly by mohly být hnací silou některých rozdílů mezi šimpanzy a lidmi,” říká Lambert, který získal cenu Jennifer Dorrington Graduate Research Award za vynikající doktorský výzkum na lékařské fakultě Torontské univerzity.

Aby bylo možné přeanalyzovat sekvence motivů, Lambert vyvinul nový software, který hledá strukturální podobnosti mezi DNA vazebnými oblastmi TF, které se týkají jejich schopnosti vázat stejné nebo odlišné motivy DNA. Jestliže dva TF, z různých druhů, mají podobné složení aminokyselin, stavebních bloků proteinů, pravděpodobně se váží na podobné motivy. Ale na rozdíl od starších metod, které porovnávají tyto oblasti jako celek, Lambertův systém automaticky přiřadí vyšší hodnotu těm aminokyselinám – zlomek celé oblasti – které jsou v přímém kontaktu s DNA. V tomto případě mohou dva TF vypadat celkově podobně, ale pokud se liší v umístění těchto klíčových aminokyselin, je pravděpodobnější, že se budou vázat na odlišné motivy. Když Lambert porovnával všechny TF napříč různými druhy a přiřadil je ke  všem dostupným údajům o sekvenci motivu, zjistil, že mnoho lidských TF rozpoznává různé sekvence – a tudíž reguluje různé geny – oproti verzím stejných proteinů u jiných zvířat.

Toto zjištění je v rozporu s dřívějším výzkumem, který uvádí, že téměř všechny TF lidí a octomilek se váží na stejné sekvence motivů, a je výzvou k opatrnosti pro vědce, kteří doufají, že budou schopnit získat vhled do lidských TF tím, že budou studovat pouze jejich protějšky v jednodušších organismech.

„Je tady tato myšlenka, která přetrvala, a to, že TF váží téměř identické motivy mezi lidmi a octomilkami,” říká Hughes, který je také profesorem na fakultě molekulární genetiky University of Toronto a členem Kanadského institutu pro pokročilý výzkum. „A i když existuje mnoho příkladů, kdy jsou tyto proteiny funkčně zachovány, není to v žádném případě v rozsahu, který byl přijat.”

Co se týče TF, které mají unikátní lidské role, ty patří k rychle se vyvíjející třídě tzv. TF C2H2 zinkových prstů, pojmenovaných podle výstupků obsahujících ionty zinku, připomínajících prsty, jejichž prostřednictvím se váží na DNA.

Jejich úloha zůstává otevřenou otázkou, ale je známo, že organismy s různorodějšími TF mají také více typů buněk, které se mohou spojit novými způsoby pro vybudování složitějších seskupení.

Hughes je nadšený vzrušující možností, že některé z těchto TF zinkových prstů mohou být zodpovědné za jedinečné rysy lidské fyziologie a anatomie – našeho imunitního systému a mozku, které jsou nejsložitější mezi zvířaty. Další se týká sexuálního dimorfismu: nespočet viditelných a často méně zřejmých rozdílů mezi pohlavími, které vedou rozhodování o výběru partnerů, které mají okamžitý dopad na reprodukční úspěch, a mohou mít také dlouhodobý dopad na fyziologii. Klasické příklady takovýchto rysů jsou ocas páva nebo vousy u mužů.

„Téměř nikdo se v oboru lidské genetiky nezabývá studiem molekulárního základu sexuálního dimorfismu, přesto jsou to rysy, které všechny lidské bytosti vzájemně vidí a čím jsme všichni fascinováni,” říká Hughes. „Jsem v pokušení strávit druhou polovinu mé kariéry prací na tomhle, tedy pokud se mi podaří příjít na to, jak to zařídit!”

 

Související články:

Proč je darwinismus naprosto chybný – část 1: inteligentní plán a role informace

Darwinismus, kreacionismus … a co když ani jedno?

Tím jak Darwinova „velká myšlenka“ neustále ztrácí půdu pod nohama, špičkoví evolucionisté horečně hledají nové přístupy k neúspěšné teorii

Savec velikosti slona datován do éry dinosaurů uvedl ve zmatek teorii evoluce

Jak krása vede vědce k přehodnocení evoluce

Jak genetika dokazuje, že rasa není nutně společenský konstrukt

 

Pořady SOTT Radio (anglicky):

The Truth Perspective: Pozor na mezery: Hledání inteligence v evoluci a plánu

The Truth Perspective: Jsou buňky inteligentními návrháři? Proč kreacionisté ani darwinisté nemají pravdu

The Truth Perspective – Darwinovské bludy: Proč je Darwin nebezpečnější víc, než si myslíte

 

SOTT archiv: Scientists uncover a trove of genes that behave differently in humans

image_pdfimage_print

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.