S celerem na mutace

Celer je možné využívat na mnoho způsobů, zajímavý je zapečený, smažený, se smetanou, plněný, dušený, celerová pomazánka, celerová polévka a samozřejmě celerový salát. ¹⁾ Celer je však také součástí kuchyně molekulárních biologů, ale ne v podobě salátu. Poskytuje jeden velice zajímavý enzym z rodiny nukleáz S1, což jsou enzymy štěpící jednořetězcovou DNA. V mechanizmu přepisu DNA tyto enzymy napravují chyby, ale mají i další funkce. ²⁾ Čím je zajímavá celerová nukleáza? Ráda štěpí jednořetězcovou DNA uvnitř dvouřetězcové. Teď si asi myslíte, že jsem chodil za školu a píšu nesmysly. Možná bude lepší se trochu vrátit a začít z jiné strany – nakonec se stejně sejdeme.

Určitě jste se někdy pozastavili nad krásou a rozmanitostí přírody. Dokonce ani členové stejných druhů nejsou identičtí. Rozmanitost uvnitř druhů mají na svědomí různé formy genů, alely. Nemohou to být formy příliš odlišné, jinak by geny nefungovaly nebo by rozdíl mohl vést k rozdělení populace na nové druhy. Odlišnosti tedy mají většinou podobu bodových mutací. Pokud se zamění jedno písmenko v abecedě DNA, může být mutace tichá, nijak se neprojeví. V dalším případě dojde k záměně aminokyseliny v produkovaném proteinu. A právě tento případ je zajímavý pro studium různých alel a k jejich případnému praktickému využití. V nepříliš dávné době pro identifikaci bodových mutací nebyla jiná volba než sekvencovat („přečíst“) celý gen, který nás zajímá.

Až přišel na scénu celer. Pokud smícháme DNA jedince se známou alelou genu a DNA jedince s odlišnou alelou genu (obrázek krok 1) a tento gen pomocí PCR (viz Vesmír 77, 444, 1998/8) namnožíme (obrázek krok 2), získáme téměř identickou DNA, která se velice problematicky rozlišuje. Pokud tuto směs ohřejeme a pomalu ochladíme, rozdělí se DNA na jednořetězcovou, a poté se náhodně spojí do dvouřetězcové formy. Získáme tedy řetězce známý/známý, neznámý/neznámý a známý/neznámý. Zajímat nás bude právě řetězec známý/neznámý. Ten má totiž jednu zvláštní vlastnost – na místě mutací se řetězce nemohou navázat, takže v dvouřetězcové formě vznikají jakási jednořetězcová „očka“ – a už jsme se sešli. Právě zde je prostor pro celerovou nukleázu. Ta nám řetězce v místech mutací rozštěpí (obrázek krok 3), což se při dělení fragmentů na elektroforéze projeví jako přítomnost nových fragmentů (obrázek krok 4). Z délek těchto nových fragmentů lze spočítat, na kterém místě se mutace nachází.

Vzhledem k snadnosti a cenové dostupnosti této metody (EcoTILLING) má tedy celer pro molekulární biology význam kromě povzbuzení ve formě salátu i jako silný nástroj pro odhalování tajů okolo nás.