Nová studie, za kterou stojí tým vedený Sebastiaanem van Heeschem z Oncode Institute v nizozemském Utrechtu, odhalila v lidském genomu celou armádu „podměrečných“ genů, kódujících takzvané mikroproteiny, jež jsou tvořené méně než stovkou aminokyselin, o nichž se dříve vědci domnívali, že nejsou příliš důležité. Mýlili se!.

Lidský genom je souhrnem veškeré genetické informace zapsané v DNA uvnitř lidských buněk. Většina DNA se nachází uvnitř buněčného jádra, menší část pak v mitochondriích. V roce 1990 byl spuštěn projekt Human Genome Project, jehož cílem bylo přečtení celé jaderné DNA člověka.

Projekt byl úspěšně završen v roce 2003, kdy bylo přečteno asi 92 % lidského genomu. K úplném přečtení lidského genomu pak došlo v lednu 2022, ovšem zdá se, že vědcům i tak hodně uniklo.

Hledání genů v lidském genomu

Tradičně pojímané geny lze v dědičné informaci vyhledat podle jejich typických „začátků“ a „konců“. V genech jsou uloženy instrukce, jak tvořit molekuly bílkoviny z aminokyselin. Syntéza bílkoviny začíná trojící písmen genetického kódu, která na začátek její molekuly zařadí aminokyselinu metionin.

Na konci je pak jiná trojice písmen, která nenařizuje zařazení další aminokyseliny do bílkovinné molekuly, čímž se její produkce ukončí. Je to stejné jako u věty, kdy její začátek symbolizuje velké písmeno na začátku a konec tečka, čárka či otazník.

Díky tomu jsme schopni i v knize napsané v cizím jazyce, kterému nerozumíme, určit začátky a konce vět a genetici tak poznají začátek a konec genu.

V dědičné informaci někdy od sebe jednotlivé geny dělily poměrně krátké úseky, o kterých se odborníci domnívali, že nemají pro fungování organismu žádný význam. Určili si pravidlo, že gen budou u bakterií hledat tam, kde je syntetizována bílkovina alespoň o 50 aminokyselinách, u vyšších organismů alespoň o sto.

Jenže se ukázalo, že toto pravidlo bylo chybné, o čemž svědčí právě i studie provedená Sebaastianem van Heeschem a jeho kolegy, zveřejněná v září 2024 v bioRxiv, jež je k dispozici pouze ve formě preprintu.

Pokud se však její správnost potvrdí, rozšíří se lidský genom o další desítky tisíc genů, které by nám mohly pomoci léčit choroby, jež pro nás dosud byly neléčitelnými.

Temný proteom odhaluje svá tajemství

John Prensner, dětský neuroonkolog, působící nyní na lékařské fakultě University of Michigan, který se na studii významně podílel, začal „nahlížet“ do temného proteomu, části genomu, která zdánlivě nekóduje žádnou bílkovinu, protože jeho hledání mezi známými geny, které souvisí s rakovinou, vycházelo na prázdno.

„Zajímalo mě, co může nabídnout zbytek genomu,“ vzpomíná. Asi před 3 lety se mu společně s kolegy podařilo prokázat, že rakovinné buňky obsahují asi 550 těchto mikroproteinů, syntetizujících bílkoviny kratší než 100 aminokyselin.

O dva roky dříve Sebastiaan van Heesch, systémový biolog z Centra pro dětskou onkologii princezny Máximy, našel podobný počet malých proteinů v srdeční tkáni.

„Sebastiaan a já jsme našli tyto geny kódující mikroproteiny, které jsou velmi, velmi cool, a mysleli jsme si, že by o nich měl vědět svět,“ říká Prensner. Spojili se s dalšími výzkumníky z asi 20 vědeckých institucí na 4 kontinentech, aby shromáždili údaje o proteiny kódujících genech, které nesplňují obecnou charakteristiku genu.

Hledali je v nejrůznějších katalozích uznávaných genů i studiích, aby se jim nakonec podařilo objevit 7 264 takovýchto genů, přičemž asi čtvrtina z nich tvořila mikroproteiny, kterých bylo celkem asi 3 000, neboť z jednoho genu může vzniknout více různých bílkovin.

Důležitější, než se zdálo

Nově objevené mikroproteiny „pomáhají poskytnout úplnější obraz kódující části [lidského] genomu,“ říká genetik ze Stanfordské univerzity Ami Bhatt, jehož vlastní studie zkoumaly temný proteom mikrobů.

Prensner a van Heesch již začali sledovat jeden z těchto genů kódujících mikroprotein, který identifikovali na začátku svých studií temných proteomů. Je nezbytný pro přežívání buněk zhoubného nádoru mozku meduloblastomu, který postihuje převážně děti, jak uvedli ve studii zveřejněné loni v lednu v odborném časopise Molecular Cell. Vypnutí tohoto genu by mohlo vést k potlačení nádoru.

Více se dočtete v časopise 21. století číslo 4/2025, které vyšlo 13. března 2025.

Zdroj: Science