Priony a původ komplexních evolučních novinek

Studium prionů, oněch divně se chovajících bílkovin, přináší stále nová, zajímavá překvapení (viz Vesmír 77, 15, 1998/1). Dosud jsme si priony nejčastěji spojovali s několika bizarními chorobami u lidí, popřípadě u skotu. Nyní se ukazuje, že priony mohou pomoci objasnit i některé zásadní otázky jednoho fenoménu evoluce. Jde o situaci, kdy přírodní selekce vyžaduje mnoho změn v genomu zároveň, přičemž každá jednotlivá změna sama o sobě není dost dobře možná, neboť je nepříznivá, ba až škodlivá.

Badatelé z Chicagské univerzity objevili u kvasinek mechanizmus, který organizmům umožňuje potichu střádat jednotlivé změny v genomu, aniž by se nějak projevily. V nějaké vhodné chvíli, například při změně prostředí (když kvasinku někam spláchneme), se působením uvedeného mechanizmu mohou projevit všechny nashromážděné změny najednou. A o co vlastně jde? Protein stojící v pozadí tohoto triku byl pojmenován Sup35. Ve své normální podobě je součástí translačního aparátu. Podílí se na rozeznání a zpracování stop-kodonů, tedy signálů, které ukončují celý proces translace, tvorby konkrétního proteinu. Ve své prionové podobě tento protein nefunguje tak, jak by měl, a to umožní translaci oblastí DNA, které se normálně nepřekládají. Tím samozřejmě vznikají proteiny určitým způsobem pozměněné nebo i proteiny zcela nové (to jsou ty, které obsahují nějaký stop-kodon hned na začátku a jejich syntéza se obvykle prostě neuskuteční).

Priony se nedědí genetickou cestou přes DNA, ale jaksi „samy od sebe“, řekněme dotykovou infekcí. Bylo zjištěno, že k spontánnímu přepnutí proteinu Sup35 do prionového stavu dochází zhruba jednou za milion generací. Vzhledem ke své infekčnosti a rychlosti množení kvasinek se však v krátkém čase dokáže hodně rozšířit. Zdá se, že zhruba v jedné čtvrtině případů je efekt tohoto mechanizmu pro kvasinky příznivý. Pak se může stát, že kvasinky náhle změní svou výživu, a změní se jejich odolnost vůči lékům nebo jejich kolonie rostou do jiného tvaru. (Nature 407, 457 a 477, 2000).