DNA z latimerie v člověku

Trvalo téměř 60 let, než se potvrdila prorocká slova Barbary McClintockové, která při objevení pohyblivých elementů DNA v roce 1950 předpověděla jejich regulační funkci pro vyjádření (expresi) genů a dala jim název kontrolní elementy (viz Vesmír 79, 273, 2000/5). ¹⁾ Po osekvencování řady genomů již víme, že tyto části, donedávna nelichotivě označované jako „odpadní“, „zbytečná“ či „nesmyslná“ DNA, jsou ve skutečnosti důležitou součástí genomu.

V lidském genomu zaujímají sekvence kódující protein jen malou část (2–3 %). Při analýze nekódujících sekvencí lidského genomu i genomů jiných obratlovců se našlo v DNA více než 5 % úseků vysoce konzervativních, tj. majících u různých druhů organizmů identické sekvence. To je ovšem mnohem více, než lze očekávat v procesu neutrální evoluce (řízené jen genetickým posunem). Gill Bejerano z Kalifornské univerzity v Santa Cruz a jeho kolegové našli konzervativní nekódující element DNA o délce asi 200 párů bází (Science 304, 1321–1325, 2004) naprosto shodný u člověka a myši. Ještě víc je ale překvapilo, že téměř shodný úsek našli i v genomu latimerie, lalokoploutvé ryby považované za živou fosilii (její předkové žili v siluru, tj. před více než 400 miliony let).

Kdyby tato oblast DNA neměla žádnou funkci a nebyla pod selekčním tlakem, již dávno se v ní nahromadilo tolik mutací, že by dnes nebyla rozpoznatelná. Když uvážíme, že se množství kopií tohoto úseku našlo u všech dosud zkoumaných čtyřnohých organizmů (žab, slepic, vačic, potkanů, psů, myší, šimpanzů), nějakou funkci asi mít musí. Sekvence DNA tohoto elementu, které byly kdysi pohyblivé, se přestaly přemísťovat ještě před oddělením savců. Umístění těchto kopií v lidském genomu naznačuje, že jsou nejspíš potřebné pro vývoj neuronů a celého mozku. Podrobná analýza jedné kopie prokázala, že tento dosti konzervativní element reguluje uplatnění genu pro vývoj motorických neuronů (Nature 441, 87–90, 2006). Zatím se můžeme jen dohadovat, jestli vložení této kopie konzervativního elementu vedlo k nové funkci, zlepšilo koordinaci pohybu a přispělo tak ke vzniku čtvernožců.

Vzhledem k tomu, že pohyblivé elementy DNA převažují ve všech genomech, nečeká nás v brzké době spokojený badatelský důchod, a to ani tehdy, až budeme znát funkci všech kódujících genů lidského genomu. Spíš naopak, vždyť konzervované elementy mají miliony kopií, z nichž známe zatím jen nepatrnou část. Můžeme se těšit na další překvapení, co všechno se v dynamickém genomu organizmů odehrálo a odehrává.