Proč se klon kočky nepodobá své předloze?

Proč nejsou jednovaječná dvojčata stejná? Co ukrývá „skrytý svět našich genu“? Spolu se světovými kapacitami odpoví i profesor Jaroslav Flegr.

Když před pár lety naklonovali američtí vědci trojbarevnou kočku Rainbow a pořídili jí geneticky totožného dvojníka kotě CC (zkratka z anglického Carbon Copy čili Průklep), klon na dokonalého dvojníka vůbec nevypadal. Lišil se velmi nápadně už zbarvením. Po nádherné trojbarevnosti genetické předlohy nebylo památky. Kotě bylo sice strakaté jako kočka Rainbow, ale místo rezavých a mourovatých skvrn kombinovalo s bílým podkladem kožíšku jen mourovaté skvrny. Že by došlo v biotechnologických laboratořích k dalšímu skandálnímu podvodu?

Naštěstí nikoli. Už tak je podvodů v biomedicínských vědách až nepříjemně mnoho. Nedávná analýza odhalila, že důvodem pro odvolání i poměrně významných objevů a stahování článků z prestižních vědeckých publikací bývá stále častěji „faul“ na vědeckou etiku a nikoli obyčejný vědecký omyl, jak tomu bývalo v dřívějších dobách.

Za „nezdarem“ autorů prvního kočičího klonu stojí zvláštní druh dědičnosti, jenž není zapsán do dvojité šroubovice DNA přímo v písmenech genetického kódu, ale je „nalepen“ na její povrch. Jde tedy o jakousi „povrchovou dědičnost“, jenž však rozhodně nepůsobí na organismy povrchně.

Kočka Rainbow vděčí za své zbarvení dvěma odlišným variantám genů, jež má uložené na tzv. pohlavních chromozomech. V každé buňce svého těla si nese dva chromozomy označované jako X. Proto je to kočka a nikoli kocour. Pro vývoj samčího pohlaví se musí sejít v organismu jeden pohlavní chromozom X s jedním „speciálním“ samčím chromozomem Y. V každé buňce kočičího těla jsou tak sice přítomny dva chromozomy X, ale „zapnutý“ je jen jeden. Během vývoje zárodku dojde v každé buňce k „vypnutí“ náhodně „vylosovaného“ chromozomu X. A to je klíč k trojbarevnosti koček a důvod, proč těžko uvidíme trojbarevného kocoura. V těch částech kůže, kde byl uspán chromozom s vlohou pro mourovatou barvu, svítí kočce srst ohněm ryšavé srsti. V těch částech, kde se uložil ke spánku chromozom s vlohou pro rezavou srst, získá kočičí srst mourovaté zbarvení.

Při klonování vzali vědci z těla kočky Rainbow buňku s uspaným „ryšavým chromozomem". Když se začal z této buňky vyvíjet zárodek klonu, tak už se v jeho organismu „nelosovalo“ o to, který chromozom X půjde spát a který zůstane vzhůru. „Ryšavý chromozom“ zůstal v blažených dřímotách a kotě tak nemá na těle jediný zrzavý chlup.

„Povrchová“ čili epigenetická dědičnost zůstávala nepoznána mnohem déle než její klasický protějšek vepsaný přímo do písmen genetického kódu. Letošní Nobelova cena za fyziologii a medicínu udělená anglickému biologovi Johnu Gurdonovi a japonskému lékaři Šinjovi Jamanakovi je oceněním průlomových objevů právě na poli epigenetiky. Gurdon jako zakladatel klonování živočichů prokázal, že dědičná informace specializované žabí buňky může ve vajíčku „zařadit zpátečku“ a zajistit kompletní vývoj živočicha. Vajíčko přitom nedělá nic jiného, než že z dědičné informace specializované buňky sem tam něco odlepí a jinde zase něco přilepí. Výsledkem je nové „vyladění“ genů. Některé přibrzdily a jiné přidaly plyn a z buňky žabího střeva je najednou žabí pulec.

Šinja Jamanaka zašel ještě dál. Postaral se o to, aby si buňky pěstované v laboratoři „přebalily“ své geny, o svou specializaci tak přišly a změnily se na univerzální buňky, z kterých bude možné pěstovat náhradní buňky a tkáně nemocným a zraněným. Už příští rok zahájí Jamanakovi kolegové s pomocí takových „přeškolených“ buněk léčbu vážné oční choroby, jež je označována jako makulární degenerace a u postižených lidí končí slepotou.

K úskalím poznávání tajů epigenetiky patří i fakt, že olepení dvojité šroubovice není věčné. Právě narozená jednovaječná dvojčata mají totožnou „vnitřní dědičnou informaci“, neboť v dvojitých šroubovicích DNA mají napsáno totéž. Prakticky totožné je u nich dokonce i olepení dvojité šroubovice. Protože toto „olepení“ určuje kromě jiného i pracovní nasazení jednotlivých genů, jedou novorozeným dvojčatům geny prakticky na stejný výkon. Nic však netrvá věčně. Jak jde život, dvojitá šroubovice se sama o sobě nijak zvlášť nemění. Sem tam může dojít k nějakému karambolu, který prohodí v dědičné informaci písmenka genetického kódu, dopíše do něj něco navíc, nebo vyhloubí v genomu nepříjemnou dírku. Mnohem více se toho odehrává na povrchu dvojité šroubovice. U našich jednovaječných dvojčat hodně záleží na tom, kde a jak žijí. Pokud i nadále sdílejí bydliště, koníčky, tráví společně volný čas, pak na ně působí velmi podobné vlivy vnějšího prostředí a výkonnost genů se jim „rozejde“ relativně mírně. Pokud však osud zavál každé dvojče do jiného prostředí, kde pak každé propadlo jinému životnímu stylu, liší se „olepení“ jejich dědičné informace čím dál tím více. A s tím se stále více liší třeba i jejich vzhled nebo sklon k nejrůznějším onemocněním. Když jedno žije spartánsky na samotě u lesa a druhé si zavdává „čmoudů“ velkoměsta i produktů tabákového průmyslu, když jedno mlsá jablka a denně běhá pět kilometrů, zatímco druhé se cpe bůčkem a volný čas prosedí v přísvitu televizní bedny, není divu, že venkovské dvojče kypí zdravím, a městské bojuje s arteriosklerózou a cukrovkou. „Rozchod“ ve způsobu obalení DNA tak stojí v pozadí případů, kdy jedno z jednovaječných dvojčat postihne schizofrenie a druhé zůstane zdravé. Sklon ke schizofrenii je významně ovlivněn dědičnými sklony. Ty však zdaleka nemusí být určeny jen pořadím písmenek genetického kódu v dědičné informaci. Významnou roli sehrává i „obaly“ dvojité šroubovice.

Příroda nám nadělila jakýsi „základ“ vepsaný do molekul DNA a něco málo nám na něj „naplácala“. Další údržbu povrchu dědičné informace už nám z významné části svěřila do samosprávy. Je jen na nás, co se svým genomem provedeme za epigenetická alotria …

Pokud vás tenhle lidsko-kočičí úvod do epigenetiky zaujal, chcete se o tomto zajímavém typu dědičnosti dozvědět více a máte v úterý 16. října odpoledne čas, nabízí se vám skvělá příležitost svou žízeň po vědění uhasit. Na České zemědělské universitě v Praze-Suchdole probíhá od 15. do 19. října už druhý ročník Life Science Film Festival. V úterý od 14.30 se v rámci tohoto filmového festivalu promítá ve velké zasedací místnosti Fakulty agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů (pro staromilce na „agru“) bezmála hodinový dokumentární francouzský film režiséra Hervé Nasice „Skrytý život našich genů“. Film se zabývá velmi populární a srozumitelnou formou právě problematikou epigenetiky. Vystupují v něm nejen trojbarevné kočky, ale také přední evropští biologové. Pro fajnšmekry se nabízí například zasvěcené a přitom hluboce lidské a moudré komentáře Azima Suraniho. Zazní i komentáře letošních laureátů Nobelovy ceny - Johna Gurdona a Šinji Jamanaky.

Pro ještě větší fajnšmekry je k základnímu francouzskému filmovému menu připraven vydatný český „druhý chod“. O tématech epigenetiky - a nejen o nich - bude připraven se zájemci diskutovat profesor Jaroslav Flegr z Přírodovědecké fakulty University v Praze – autor knihy „Zamrzlá evoluce“, jež obdržela cenu Magnesia Litera, nebo knihy "Pozor, Toxo!", jenž pojednává (nejen) o toxoplasmě. Za „domácí“ bude Jaroslavu Flegrovi přicmrndávat druhý Jarda - Jaroslav Petr z České zemědělské university.

Vystoupení Jaroslava Flegra v kombinaci s filmem „Skrytý život našich genů“ jistě patří k tomu nejlepšímu, co letošní filmový festival dokumentárních populárně vědeckých filmů nabízí. Ale i ostatní položky v programu nabízejí zábavu a poučení v tom nejlepším provedení. Nabídka je skutečně pestrá. Na své si přijdou zájemci i filmy s ekologickou tématikou stejně jako vyznavači biotechnologií. Stranou výběru organizátorů festivalu nezůstaly ani filmy z tak různorodých oborů, jako je psychologie, nanotechnologie či robotika.

Zájemci najdou všechny potřebné informace na www.lsff.cz a jsou tímto srdečně zváni. A pokud náhodou propásnete čas oficiální projekce, nelamte nad návštěvou fesťáku hůl. Filmy se nabízejí i k individuálnímu shlédnutí na místních počítačích. A pokud vám to letos nevychází, nezapomeňte, že příští rok touhle dobou bude na České zemědělské universitě v Praze už třetí ročník Life Science Film Festival.