Istraživački timovi profesora Renea Kettinga sa Instituta za molekularnu biologiju (IMB) u Majncu u Nemačkoj i dr Sebastijana Falka iz laboratorije Mak Perutz u Beču, Austrija, identifikovali su novi enzim pod nazivom PUCH, koji igra ključnu ulogu u sprečavanje širenja parazitske DNK u našim genomima. Ova otkrića mogu otkriti nove uvide u to kako naša tela otkrivaju i bore se protiv bakterija i virusa kako bi sprečila infekcije.
Naše ćelije su pod stalnim napadom miliona stranih uljeza, kao što su virusi i bakterije. Da se ne bismo razboleli, naša tela imaju imuni sistem — čitavu armiju ćelija specijalizovanih za otkrivanje i uništavanje ovih osvajača. Međutim, naše ćelije se suočavaju sa pretnjama ne samo od spoljnih neprijatelja, već i iznutra.
Neverovatnih 45 procenata našeg genoma se sastoji od hiljada genomskih parazita, odnosno ponavljajućih DNK sekvenci koje se nazivaju prenosivi elementi (TE). TE se nalaze u svim organizmima, ali nemaju specifičnu funkciju. Oni, međutim, mogu biti opasni. TE se takođe nazivaju „geni za skakanje“ jer se mogu kopirati i nalepiti na nove lokacije u našoj DNK.
Ovo je veliki problem jer može dovesti do mutacija koje uzrokuju da naše ćelije prestanu da rade normalno ili da postanu kancerogene. Kao takav, skoro polovina našeg genoma je uključena u stalni gerilski rat sa drugom polovinom dok TE nastoje da se umnože, dok naše ćelije pokušavaju da spreče njihovo širenje.
Kako se naše ćelije bore protiv ovih unutrašnjih neprijatelja? Na sreću, naše ćelije su razvile genomski odbrambeni sistem specijalizovanih proteina čiji je posao da love TE i spreče njihovu replikaciju.
U novom radu objavljenom u Nature, Rene Ketting i Sebastian Falk zajedno sa svojim istraživačkim timovima izveštavaju o svom otkriću PUCH-a – potpuno novog, ranije nepoznatog tipa enzima, koji je ključan za ovaj genomski odbrambeni sistem. Otkrili su da PUCH igra ključnu ulogu u proizvodnji malih molekula zvanih piRNA, koji otkrivaju TE kada pokušavaju da „skoče“. Zatim aktiviraju genomski odbrambeni sistem da zaustave TE pre nego što se zalepe na nove lokacije u našoj DNK.
Istraživači su otkrili PUCH u ćelijama okruglog crva C. elegans, jednostavnog beskičmenjaka koji se često koristi u biološkim istraživanjima. Međutim, nalazi mogu takođe da rasvetle kako funkcioniše naš sopstveni imuni sistem. PUCH karakterišu jedinstvene molekularne strukture zvane Schlafen nabori.
Enzimi sa Schlafen naborima se takođe nalaze kod miševa i ljudi, gde izgleda da igraju ulogu u urođenom imunitetu, prvoj liniji odbrane tela od virusa i bakterija. Na primer, neki Schlafen proteini ometaju replikaciju virusa kod ljudi. S druge strane, neki virusi kao što su virusi majmunskih boginja, na primer, takođe mogu da koriste Schlafen proteine za napad na odbrambeni sistem ćelije. Rene Ketting sumnja da proteini Schlafen mogu imati širu, očuvanu ulogu u imunitetu kod mnogih vrsta, uključujući ljude.
„Schlafen proteini mogu predstavljati ranije nepoznatu molekularnu vezu između imunoloških odgovora kod sisara i duboko konzerviranih mehanizama zasnovanih na RNK koji kontrolišu TE“, rekao je Ketting, koji je takođe profesor biologije na Univerzitetu Johannes Gutenberg u Majncu (JGU). Ako je tako, Schlafen proteini mogu predstavljati zajednički odbrambeni mehanizam kako protiv spoljašnjih neprijatelja poput virusa i bakterija, tako i onih unutrašnjih kao što su TE.
„Moguće je da su proteini Schlafen pretvoreni u enzime koji štite ćelije od infektivnih DNK sekvenci, kao što su TE“, dodao je Sebastijan Falk. „Ovo otkriće može duboko uticati na naše razumevanje urođene imunološke biologije.“
