Bizarne bakterije prkose udžbenicima ispisujući nove gene
26.05.2024.
Genetske informacije obično putuju jednosmjernom ulicom: geni zapisani u DNK služe kao predložak za stvaranje molekula RNK, koje se zatim prevode u proteine. Ta se priča iz udžbenika malo zakomplicirala 1970. godine kada su znanstvenici otkrili da neki virusi imaju enzime zvane reverzne transkriptaze, koji zapisuju RNK u DNK - obrnuto od uobičajenog toka prometa.
Sada su znanstvenici otkrili još čudniji obrat. Bakterijska verzija reverzne transkriptaze čita RNK kao predložak za stvaranje potpuno novih gena zapisanih u DNK. Ti se geni zatim prepisuju natrag u RNA, koja se prevodi u zaštitne proteine kada je bakterija zaražena virusom. Nasuprot tome, virusne reverzne transkriptaze ne stvaraju nove gene; oni samo prenose informacije s RNK na DNK.
Bakterije se brane od virusa i drugih napadača korištenjem bezbrojnih obrambenih mehanizama, kao što je Juggernaut sustav za uređivanje gena CRISPR. Jedan od misterioznijih obrambenih sustava sadrži DNK gen za reverznu transkriptazu i kratki dio tajanstvene RNK bez ikakve jasne funkcije: čini se da sekvenca ne kodira nikakav protein.
Kako bi otkrili kako ovaj sustav funkcionira, tim sa Sveučilišta Columbia u New Yorku, tražili su molekule DNK koje je napravila reverzna transkriptaza iz bakterije Klebsiella pneumoniae. Pronašli su vrlo duge sekvence DNK koje su se sastojale od brojnih identičnih ponavljajućih segmenata. Svaki segment odgovarao je dijelu misteriozne RNK.
Kako bi to objasnili, autori primjećuju da dugi RNA lanci mogu formirati oblike poput ukosnica, približavajući dva udaljena dijela jedan drugome. Istraživači su otkrili da je reverzna transkriptaza K. pneumoniae radila ponovljene 'krugove' oko sekvence RNA, koja je bila omotana oko sebe poput vezice, upisujući istu molekulu RNA u DNA mnogo puta. Ovo je stvorilo ponavljajući niz DNK.
Ponovljeni segmenti stvorili su sekvencu za kodiranje proteina koja se naziva otvoreni okvir za čitanje. Istraživači su ovu sekvencu nazvali Neo, za 'beskrajni otvoreni okvir za čitanje', jer joj nedostaje sekvenca koja signalizira kraj proteina i stoga teoretski nema ograničenja. Zatim su otkrili da virusna infekcija pokreće proizvodnju Neo proteina, koji uzrokuje prestanak diobe stanica.
Kako Neo zaustavlja rast zaraženih stanica još nije jasno, kažu istraživači. Predviđena 3D struktura dijela Neo-a - njegova duljina vjerojatno varira ovisno o tome koliko se njegove RNA prevodi - sugerira da tvori niz spirala. Eksperimenti su pokazali da je razbijanje tih oblika spriječilo Neo-ve toksične učinke. Kako točno virusna infekcija pokreće stvaranje Neo proteina također je misterij.