Denník N

Zavšivený ľudský genóm.

Každý z nás sa stretol dakedy s nejakým parazitom. Paraziti sú organizmy, ktoré využívajú iné organizmy- samozrejme proti ich vôli – ku svojmu prospechu, pričom na oplátku neposkytujú nič. V lepšom prípade iba ujedajú živiny svojmu chlebodarcovi, čiže hostiteľovi,  v horšom prípade ho vážne hendikepujú a dokonca môžu spôsobiť jeho smrť  (avšak predtým musí parazit utiecť z potápajucej sa lode). Najbežnejším parazitom, s ktorým človek v istej fáze svojho života príde do kontaktu, sú obyčajné vši. Sú to pomerne zložité živočíchy, ktoré sa vyskytujú na povrchu nášho tela, živia sa tam všetkým možným a príležitostne môžu prenášať  iné- svoje parazity na svojho hostiteľa.

Ale parazitmi nie je kolonizovaný iba povrch nášho organizmu. Vyskytujú sa aj v jeho vnútri. Počínajúc od červov,  cez  rôzne prvoky až po maličké baktérie. Ale tu zďaleka možnosti  príživníkov nekončia. Mnohí sú tak rafinovaní, že si podmanili naše bunky. Však načo sa vystavovať nepriazni  vonkajšieho sveta, respektíve nepriazni cudzieho imunitného systému, keď  sa možno schovať do vnútra bunky.  Tam v teple a v závetrí  prosperujú, rastú a rozmnožujú sa. Občas sa z bunky uvoľnia, aby si mohli podmaniť bunky iné.  Dokonca i mnohé vnútrobunkové parazity majú vo svojom vnútri  ešte menšieho parazita- je to zlodej, čo okráda zlodeja, alebo parazitizmus na kvadrát. Tieto organizmy odhodili mnohé časti svojho tela a svojho metabolizmu, ktoré sú pre nich zbytočné- namiesto toho do svojich služieb zapriahnu hostiteľskú bunku.  Ale stále si musia nejakú telesnú schránku, aj keď  jednoduchú,  vybudovať.

Majstri v zjednodušovaní sú VÍRUSY.  Tie si príliš veľké starosti so stavbou svojho tela nerobia. V podstate je to parazitická genetická informácia vo forme  DNA alebo RNA obalená  bielkovinovou  kapsulou.  Vírus zotročí bunku a prinúti ju vyrábať svoje kópie.  Bez bunky  neznamená vírus absolútne nič.  Nemôže sa rozmnožovať ani páchať iné neplechy. Všetky RNA vírusy navyše obsahujú šikovnú vecičku v podobe enzýmu zvaného reverzná transkriptáza. Táto bielkovina dokáže prepísať ich vlastnú genetickú informáciu uloženú v RNA (ribonukleovej kyseline) do DNA (deoxyribonukleovej kyseliny) a šup s ňou do genómu hostiteľskej bunky.  Tam sa môže na dlhú dobu ukryť  a číhať na svoju príležitosť.  Tento fígeľ využíva i vírus HIV, pôvodca choroby AIDS.  To vysvetľuje mnoho rokov dlhé obdobie, počas ktorého sa choroba žiadnym spôsobom neprejavuje- prespáva  ukrytá  hlboko v jadre bunky.  Náš ľudský genóm je rôznymi integrovanými   vírusovými  genómami doslova prepchatý. Tvoria asi 1,5%  celej našej genetickej informácie. Možno sa vám to na prvý pohľad nezdá veľa, ale je nutné si uvedomiť, že samotné naše gény tvoria iba 3% ľudskej genetickej výbavy. V porovnaní s tým máme vírusových príživníkov v genóme až až. Samozrejme nie všetky tieto vírusové DNA sú aktívne, či schopné množenia. Drvivú väčšinu sme zdedili po svojich predkoch a sú už dávno nefunkčné, defektné a neschopné sa  v čomkoľvek aktivizovať. Proste tam sú a prepisujú sa z jednej generácie bunky do druhej, z jedného pokolenia ľudí na druhé.

Ale aj tie sebeprefíkanejšie vírusy sa predsa len namakajú. Musia si nájsť hostiteľa,  podmaniť a zotročiť si jeho bunky, musia ich prinútiť vyrábať svoje telá (rozumej svoju genetickú informáciu a bielkovinové kapsule), musia sa vhodne uvolniť z tela a preskočiť na iného hostiteľa.  Popritom sa musia umne vyhýbať delostreľbe imunitného systému hostiteľa. Je to neustály kolobeh a boj o prežitie. Nešlo by to celé ešte zjednodušiť ?  Čo tak replikovať iba genetickú informáciu a nestarať sa o nejaké bielkovinové obaly a iné komplikácie ? Prečo vlastne vyrážať z pohodlia a tepla útulného  bunkového jadra  do neistého a nepriateľského sveta ? Však sa možno pohodlne množiť v rámci genómu svojho hostiteľa a prenášať sa na jeho potomkov.  Stačí k tomu predsa ona skvelá vecička – reverzná transkriptáza.  Že vám to znie nepravdepodobne ? Omyl! Takéto, doslova genetické parazity sa v našom genóme vyskytujú. Nazývajú sa RETROTRANSPOZÓMY  a sú oveľa častejšie, ako retrovírusy. Tvoria celých 15% nášho genómu – to je 5x viacej, koľko zaberajú všetky naše gény. Ich jedinou schopnosťou a úlohou je množiť sa v hostiteľskom genóme a prenášať sa automaticky do genómu všetkých jeho potomkov. Čistá parazická DNA bez ostatných zbytočností.  Môže byť ešte niečo  jednoduchšieho?

Znie to neuveriteľne, ale môže.  Parazitická DNA je schopná odhodiť aj svoj kľúčový gén reverznej transkriptázy (či iný) a využiť na svoje rozmnoženie  gén iný. Napríklad  gén ukrytý v retrotranspozóme. Genetický parazit je zneužívaný a využívaný iným, ešte oveľa jednoduchším genetickým parazitom.  Jeho veľkosť je iba dačo cez 150 nukleotidov a v našom genóme je týchto sekvencií asi milión. Tvoria ďalších 10% našej genetickej výbavičky.

Takže kde to celé končí?  Ktovie. Existujú totiž ešte kratšie parazitické sekvencie DNA o dĺžke asi 20 nukleotidov, ktoré sa nachádzajú v obrovských množstvách rozosiate v celom našom genóme, na každom jednom chromozóme.  Obsahujú krátku sekvenciu, ktorá znamená príkaz kopíruj!  A bunková kopírovacia mašinéria nie je schopná odlíšiť svoje a cudzie, nuž poslušne kopíruje. Každý jeden človek ich má inak namnožené, u žiadneho z nich nie sú totožné. Preto ich vedci pomenovali  hypervariabilné mikrosatelity.  Ich rozmiestnenie v genóme je u každého jedinečné, jedná sa o akýsi genetický odtlačok prsta. Dnes sa používajú bežne v súdnom lekárstve. Takže ak niekoho usvedčili na základe DNA dôkazu, usvedčili ho podľa týchto maličkých štruktúr parazitickej DNA.

Akým spôsobom škodí škodí táto parazitická DNA svojmu hostiteľovi?  Predovšetkým je ohromnou energetickou a materiálnou záťažou. Bunka pri každom jednom delení musí zdvojiť celú svoju genetickú informáciu, vrátane všetkých  svojich početných podnájomníkov. A to nie je lacná záležitosť.  Ďalší problém je ten, že parazitická, či sebecká DNA sa často množí bez  ohľadu na okolie a kópia sa ukladá hocikam- napríklad aj doprostred funkčného a potrebného génu. Preto sú normálne a pracovité gény častokrát prerušené desiatkami sekvencií, ktoré k nim vůbec nepatria. Pri tvorbe príslušnej bielkoviny musí bunka tieto nadbytočné hluché pasáže zložito vystrihávať /editovať/, aby vôbec vznikol nejaký zmysluplný produkt. Vcelku otravné. Vedci sa zamýšľajú, či tie mraky nadbytočnej DNA predsa len nemájú nejaký skrytý evolučný význam. Napríklad  by mohli tvoriť  zásobáreň surového materiálu, z  ktorej prírodný výber  v priebehu miliónov či miliárd rokov vybrúsi nejaký prospešný produkt. Je predsa známe, že evolúcia je oportunistická, nič dopredu neplánuje, ale chopí sa všetkého, čo je zrovna poruke. Taký domáci kutil. Tak prečo nezmajstrovať  dačo užitočné, keď je nadostač toľko suroviny?  Možno na tom dačo bude, možno nie.

Život má hierarchickú štruktúru. A hierarchicky usporiadané sú aj jednotlivé úrovne parazitizmu.  Od makroskopickej úrovne cez tú mikroskopickú, bunkovú , nakoniec až po molekulárnu. V každej matrioške sa ukrýva ďalšia- menšia. A tá najmenšia má veľkosť jednoduchej molekuly.  Zavšivení sme od povrchu tela až po molekulárnu úroveň DNA.  Jednu  dôležitú úroveň parazitizmu som však nespomenul- a síce tú celospoločenskú.  Ale to už je na iný článok.

Teraz najčítanejšie