Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Oživený gen chrání před virem HIV

 |  10. 9. 2009
 |  Vesmír 88, 537, 2009/9

Evoluce, to nejsou jen „nálezy“ nových genů a jejich variant, ale také genetické „ztráty“. Před sedmi miliony let přišli naši předci o gen pro zvláštní peptid označovaný jako theta-defenzin.1) Od té doby můžeme jen závidět opicím, které si tuto složku vrozené imunitní obrany uchovaly. Theta-defenzin se váže na obalové proteiny některých virů a účinně chrání buňky například před průnikem viru HIV. Tým vědců vedený Alexanderem Colem z University of Central Florida v Orlandu donutil lidský gen pro theta-defenzin „vstát z mrtvých“.2)

Theta-defenziny3) jsou jediné cyklické peptidy, jež zatím vědci v organismu savců našli. Jejich molekulu tvoří uzavřený kruh tvořený osmnácti aminokyselinami. Detaily syntézy tohoto cyklu zatím nejsou prozkoumány. Ví se jen to, že kruh vzniká spojením dvou „rovných“ řetězců s devíti aminokyselinami, přičemž každý z nich je produktem štěpení „suroviny“ v podobě řetězce složeného z dvanácti aminokyselin.

Lidský gen pro vznik „suroviny“ k tvorbě theta-defenzinu funguje chybně. Instrukce pro zařazení předposlední aminokyseliny se změnila v pokyn k ukončení syntézy (stop-kodon). Syntéza řetězce končí předčasně a surovina je k nepotřebě. Je to, jako když se doprostřed věty omylem připlete tečka a věta skončí dříve, než se dovíme celé její sdělení. Vědci z Coleova týmu pozměnili gen pro lidský theta-defenzin tak, aby pracoval jako před sedmi miliony let. Byli zvědaví, jestli lidské buňky za tu dobu nezapomněly, jak se z jednoduchých řetězců kruhovitá molekula theta-defenzinu vytváří. Ukázalo se, že lidské buňky tajemnou syntézu kruhového peptidu stále ještě zvládají a jsou s to podle opraveného genu vyrobit svůj vlastní theta-defenzin.

Lidský theta-defenzin, pro který Cole a jeho kolegové razí název retrocyklin, se při laboratorních testech ukázal jako účinná ochrana před infekcí virem HIV. Laboratorní pokusy potvrdily, že si virus s theta-defenzinem jen tak neporadí. Ani po poměrně dlouhé době se neobjevily varianty viru, jež by dokázaly theta-defenzinové obraně vzdorovat.

Bylo by možné lidský gen pro theta-defenzin oživit a využít jej v boji proti aidsu? Alexander Cole a jeho kolegové se o to pokusili. K experimentům použili lidské buňky ze sliznice pochvy a děložního hrdla. Ty vystavili účinku látek, jež umožní buňkám ignorovat nevhodně umístěnou „tečku“ v genu pro theta-defenzin.4) Buňky pak dokázaly syntetizovat správnou „surovinu“ pro výrobu cyklického peptidu a vyráběly nezanedbatelná množství retrocyklinu. Otevírá se nám tak nová možnost obrnit lidský organismus vůči průniku viru HIV. Lépe by asi bylo označit tuto šanci jako „staronovou“, protože naši dávní předci se už pomocí retrocyklinu virům zdařile bránili.

Náprava nevhodně umístěné „tečky“ v genech může najít mnohem širší uplatnění. Odhaduje se, že asi třetina všech dědičných onemocnění vzniká poté, co se uprostřed genu objeví „tečka“ stop kodonu, a gen pak není čten až do konce. Látky, které by lidem dovolily ignorovat uprostřed pozměněného genu „tečku“, by se mohly uplatnit jako léky. V řadě případů bychom asi mohli pro tyto účely využít antibiotika, jejichž bezpečnost už byla prověřena jak příslušnými testy, tak užíváním při léčbě infekcí.

Poznámky

1) Nenarušený gen pro theta-defenzin si uchovaly opice a z lidoopů pouze orangutani. Lidé, gorily a šimpanzi mají tento gen poškozený.

2) Venkatamaran N. et al.: Reawakening retrocyclins: Ancestral human defensins active against HIV-1, PLoS Biology 7, 720–729, 2009. Sedwick C.: Rousing a latent defense mechanism to fight HIV, PLoS Biology 7, 699, 2009.

3) Defenziny tvoří velkou rodinu peptidů, jež jsou nedílnou součástí vrozené imunity. Je pro ně typické, že obsahují na třech místech aminokyselinu cystein a s její pomocí vytvářejí disulfidové můstky, jež dodávají tvar defenzinovým molekulám. Podle umístění cysteinů a způsobu propojení disulfidovými můstky se defenziny dělí na alfa-, beta- a theta-defenziny. Člověku, šimpanzovi a gorile zůstaly jen alfa-defenziny a beta-defenziny.

4) Tuto schopnost mají např. aminoglykosidy, běžně používané jako antibiotika. Nejlepších výsledků Cole dosáhl s tobramycinem.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Molekulární biologie
RUBRIKA: Glosy

O autorovi

Jaroslav Petr

Prof. Ing. Jaroslav Petr, DrSc., (*1958) vystudoval Vysokou školu zemědělskou v Praze. Ve Výzkumném ústavu živočišné výroby v Uhříněvsi se zabývá regulací zrání savčích oocytů a přednáší na České zemědělské univerzitě v Praze. Je členem redakční rady Vesmíru.
Petr Jaroslav

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné