JavaScript je vypnutý

Mgr. Libor Krásný, Ph.D. z Mikrobiologického ústavu AV ČR: Protein HelD je důležitý pro správnou expresi genů

GAČR poskytla finanční prostředky na váš projekt „Určení buněčné role HelD, nového vazebného partnera bakteriální RNA polymerázy”. Proč jste si vybral právě toto téma projektu?

Tento projekt navazoval na projekt předchozí, ve kterém jsme studovali několik proteinů, které interagují s bakteriální RNA polymerázou (RNAP) – enzymem, který je klíčový pro přepis DNA do RNA. HelD byl v rámci tohoto předchozího projektu objeven jako nový interakční partner RNAP a vzhledem k centrální roli RNAP pro genovou expresi, která podmiňuje schopnost buňky přizpůsobit se změnám prostředí nebo patogenům přežít v hostiteli, bylo velmi atraktivní studovat dále tento protein a získat tak nové informace o fungování transkripčního aparátu.

Co bylo hlavním cílem projektu?

Primárním cílem projektu bylo charakterizovat protein HelD strukturně a určit jeho působení na RNAP a transkripci, a následně pak identifikovat podmínky, za kterých je důležitý pro buňku – byly testovány např. různé stresové situace. Na projektu jsme pracovali společně se strukturními biology, jmenovitě Dr. Janem Dohnálkem a jeho skupinou z Biotechnologického ústavu AV ČR ve Vestci.

Jaké jsou závěry vašeho bádání?

Projekt se postupně rozdělil do dvou větví. V jedné větvi jsme detailně prostudovali protein HelD a zjistili, že je důležitý pro správnou expresi genů (tj. produkci proteinů kódovaných těmito geny) důležitých pro tvorbu biofilmu.
Ve druhé větvi, která „vyrostla“ v průběhu projektu při studiu možného vlivu HelD na iniciaci transkripce, jsme objevili nový způsob, jakým může k iniciaci transkripce docházet. V učebnicích jsou již desítky let popsány 4 stavební kameny RNA, které jsou substráty RNAP: A, C, G, a U. My jsme objevili nový stavební kámen, nikotinamidadenin dinukleotid, zkráceně NAD. O NAD se vědělo, že je kofaktorem redox reakcí, při kterých působí jako přenašeč elektronů. My jsme zjistili, že může být použit RNAP jako startovací substrát a vytvořit tak nikotinamidovou „čepičku“ na 5´konci (tj. začátku) RNA, která danou RNA stabilizuje. Do té doby byla známa čepička pouze u eukaryot; struktura eukaryotické čepičky je však odlišná a není inkorporována pomocí RNAP. Tento objev způsobu inkorporace pátého stavebního kamene RNA kromě nás učinili paralelně a nezávisle kolegové z USA, což jsme navzájem zjistili na konferenci, kde jsme prezentovali velmi podobná data. Výsledkem byla společná publikace v Nature a následně i v Molecular Cell.

Jak dlouho jste na projektu pracovali a kolik lidí se na něm podílelo?

Na projektu jsme pracovali 3 roky, celkem 10 lidí a nepřímo se podílela i řada kolegů z Mikrobiologického ústavu, kteří v diskusích pomohli tříbit hypotézy. Byly použity přístupy genetické, biochemické, strukturní i počítačově-modelační. Kromě již zmiňovaných osob, byl důležitým spolupracovníkem Dr. Ivan Barvík z Matematicko-fyzikální fakulty Karlovy Univerzity, jehož expertíza s počítačovým modelováním biomolekul byla pro projekt zásadní.

Tým Libora Krásného

Jaký potenciál mohou mít výsledky vašeho projektu pro možné medicínské a farmaceutické aplikace?

Náš objev (NAD) otevřel nový aspekt poznání, jak funguje genová exprese. Záhy po nás jiné skupiny popsaly tento fenomén, který jsme my objevili v bakteriích, i v eukaryotických buňkách jako jsou kvasinky nebo lidské buňky. Pochopení tohoto jevu a jeho role pro buňku je v začátcích a čekají nás jistě nová překvapující zjištění. Již teď je ale možné odhadovat, že využití této čepičky např. při cílené nadprodukci proteinů pro biotechnologické účely má značný potenciál zvýšit efektivitu takového procesu.
První větev – protein HelD – a jeho námi objevená role v tvorbě bakteriálního biofilmu dělá z tohoto proteinu zajímavého kandidáta pro cílení nových antibakteriálních látek pro léčbu obtížných infekcí.

Výsledky projektu byly publikovány v prestižních odborných publikacích. Jaké byly na ně reakce z vědecké obce?

Už bezprostřední reakce na konferencích byly velmi pozitivní. Narůstající množství publikovaných prací s touto tematikou z různých laboratoří ukazuje, že se jedná o nový atraktivní směr.

Chystáte nějaký další zajímavý projekt?
Zajímavých projektů máme několik, v různých fázích vývoje. Jeden za všechny – jedná se o nedávno započatý projekt – studium tzv. nanotrubiček – což jsou membránové struktury, prvně popsané v roce 2011, které mohou spojovat buňky nejen téhož druhu, ale i mezidruhově, a dokonce i bakterie s eukaryotickými buňkami. Ve vědecké komunitě nepanuje úplná shoda, zda tyto struktury vůbec existují a co všechno je možné jimi přenášet. My jsme dokázali, že je jedná o skutečný fenomén, dále identifikujeme a charakterizujeme geny, které jsou nutné pro jejich tvorbu. Dále studujeme podmínky, za kterých se tvoří a jaký vliv mají na bakteriální populace, jejich schopnosti kompetovat, či působit jako patogeny.

Kamila Pětrašová