Helitrony, transpozony stěhující geny

Helitrony (viz také Vesmír 93, 408, 2014/7) jsou DNA transpozony, které se šíří v genomech mechanismem podobným, jakým se replikují plazmidy a některé viry. Detaily jejich putování genomy však nejsou zatím zcela pochopeny. Byly objeveny teprve v roce 2001, avšak jejich přítomnost u širokého spektra druhů, jako je kukuřice, rýže, huseníček Thalův (Arabidopsis thaliana), octomilka (Drosophila melanogaster) nebo háďátko (Caenorhabditis elegans), naznačily, že půjde o elementy běžné u eukaryot, což se postupně potvrdilo. Objevitelé helitronů – Vladimír V. Kapitonov a Jerzy Jurka – se mimo jiné domnívají, že helitrony mohou být chybějícím evolučním článkem spojujícím prokaryotické elementy, využívající mechanismus otáčivé kružnice, a geminiviry. Struktura helitronů je jednoduchá, jsou dlouhé několik tisíc nukleotidů a obsahují zpravidla pouze gen s názvem RepHel, který kóduje vše potřebné pro jejich replikaci (funkci iniciace replikace, helikázy, endonukleázy, proteinázy). Někdy obsahují helitrony ještě další geny, např. gen RPA (replikační protein A), jehož produkt se váže na jednořetězcovou DNA. Na 3‘ konci helitronů se nachází krátký konzervativní úsek DNA, jenž tvoří vlásenku (mikrohelix).

Pozoruhodným rysem helitronů je skutečnost, že při své replikaci zachytávají i sousední oblasti DNA včetně genů, jejichž kousky se mohou spolu s helitrony přemístit do nového místa genomu. Helitrony tak při svém „skákání“ po genomu sbírají genové fragmenty. Možná podle „posbíraných genů“ dokážeme přesně vystopovat evoluční putování helitronů genomem. Transkripcí helitronů obsahujících zachycené genové fragmenty pak vznikají chimérické transkripty a zejména části genů, které kódují bílkoviny (exony), jsou takto „vystaveny“ a mohou se stát předmětem selekce. Podle některých autorů dokonce u celé čtvrtiny všech genů kukuřice byl alespoň nějaký jejich fragment zachycen helitrony. Transposony takto cestou přeskupování exonů (exon shuffling) mohou pomáhat tvorbě chimérických genů s novými funkcemi. Ukazuje se, že dnešní geny se vyvinuly z poměrně malého počtu genů a že počet základních modulů tvořících geny se možná pohyboval pouze ve stovkách. S těmito moduly pak evoluce pracovala jako se stavebnicí Lego – různě je duplikovala, přeskupovala a míchala z nich pestrobarevný genetický koktejl. Helitrony přitom byly užitečnými pomocníky.