Revoluce RNA

DNA je považována za královnou nukleových kyselin. Vždyť nese dědičnou informaci téměř všech druhů organismů. Molekula mRNA coby asi nejznámější typ RNA byla po svém objevu (1961) považována pouze za její služku. Za pasivní přenašečku genetické informace z jádra do cytoplazmy, kde podle ní probíhá proteosyntéza. Za jakousi „listonošku“ s krátkým životem. Poslední desetiletí však ukazují, že role rozličných forem RNA jsou mnohem pestřejší.

Nejnovější objevy prokazují, že existuje plejáda různých molekul RNA, které mají řadu odlišných rolí. Od zmíněného přenosu dědičné informace, který zajišťuje mediátorová RNA (mRNA), až po regulaci aktivity genů. Regulační funkce RNA jsou pro fungování organismů natolik důležité, že za jejich objevy byly uděleny již dvě Nobelovy ceny za fyziologii a lékařství. V roce 2006 ji získali Andrew Fire a Craig Mello za objev RNA interference [1] a v roce 2024 ji za objev mikroRNA obdrželi Victor Ambros a Gary Ruvkun (obr. 1) [2]. Zmínit bychom měli i Nobelovu cenu z roku 2023 pro Katalin Karikó a Drewa Weissmana za RNA vakcínu, tedy ocenění konkrétní praktické aplikace znalostí, které molekulární biologové o molekulách RNA ve 20. století získali. A připomeňme i Nobelovu cenu za chemii, kterou už v roce 1989 získali Sidney Altman a Thomas R. Cech, kteří objevili katalytické schopnosti molekul RNA.

1. Victor Ambros (vlevo) přejímá z rukou švédského krále Karla XVI. Gustava Nobelovu cenu za objev mikroRNA (10. prosinec 2024).

Snímek Henrik Montgomery, EPA, Profimedia

K čemu slouží

Kromě poměrně dobře známých molekul mRNA (mediátorové), rRNA (ribozomální) a tRNA (transferové), které se každá svým způsobem účastní syntézy proteinů, byly v posledních dekádách objeveny nejrůznější malé molekuly RNA, hrající v buňkách regulační role. Patří sem tisíce mikroRNA neboli miRNA (o délce 21–23 bází), které regulují aktivitu buněčných genů. Dále nejrůznější molekuly označované jako siRNA o délce 20–24 bází. Většinou jich mají 21, někdy se však velmi obecně uvádí 20–30 bází, protože se jejich délky mezi organismy liší – například u rostlin hrají siRNA o délce 21–22 bází roli při posttranskripčním umlčení, zatímco siRNA s 24 bázemi se účastní transkripčního umlčení v podobě metylace DNA.

Molekuly miRNA a siRNA brání genom a buňku proti „molekulárním invazím“. Jednak proti externím virovým nukleovým kyselinám, jednak proti množení vlastních parazitických sekvencí, zejména transpozonů [3]. Tyto rozličné malé molekuly RNA řídí aktivitu genů – některé na úrovni transkripce, častěji však posttranskripčně nebo na úrovni translace (tedy „překladu“ dědičné informace do sekvence aminokyselin v proteinech). Například u člověka bylo dosud popsáno několik tisíc mikroRNA, které regulují tisíce našich genů. Dalším příkladem jsou molekuly piRNA (Piwi-interacting RNA), které umlčují transpozony, a brání tak genom proti jejich množení.

Zatímco kdysi dávno měly malé molekuly RNA pouze obrannou roli, později si osvojily i řadu nových funkcí. Podílejí se na regulaci aktivity běžných genů. Podobně jako metylace DNA byla také původně nástrojem obrany genomu před vnitřními i vnějšími parazitickými úseky nukleových kyselin, ale dnes umlčuje buněčné geny a reguluje tak jejich aktivitu. Rovněž předpokládáme, že mnohé molekuly RNA v evoluci zanikly a nemáme už o nich žádné doklady.