Čeští vědci jako první odhalili povrch chromozomu. Může to pomoci v boji s genetickými poruchami
Lékaři by v budoucnosti mohli lépe bojovat s genetickými poruchami a zemědělci efektivněji šlechtit plodiny. Vědci z české Akademie věd totiž jako první na světě zobrazili povrch chromozomu. Experti teď budou zkoumat jeho roli při kopírování genetické informace z mateřské na dceřinou buňku. Museli kvůli tomu ale vymyslet zcela nový způsob práce s elektronovým mikroskopem.
S Jaroslavem Doleželem z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd vcházíme v návlecích do laboratoře elektronové mikroskopie. „Vůbec poprvé jsme tady viděli chromozom tak, jak skutečně vypadá,“ přibližuje pro Radiožurnál a ukazuje fotografie, které vědci publikovali také v prestižním časopise Scientific Reports.
Jak vypadá struktura povrchu chromozomu? O světovém objevu českých vědců natáčel Michal Šafařík
„V chromozomech je svinutá DNA, nositelka dědičné informace. Chromozomy se nacházejí v buněčném jádře. A společně tvoří celou dědičnou informaci organismu,“ vysvětluje.
Na nových fotkách jsou vidět takové velmi malé zvláštní výběžky. „Měří asi 30 nanometrů,“ upřesňuje Doležel. Taková velikost je zhruba jako jedna třítisícina šířky lidského vlasu.
„Dodnes v literatuře najdeme spoustu publikací a všechny ukazují, že povrch chromozomu je hladký. A my jsme najednou získali výsledky, které ukazují zcela jinou strukturu povrchu chromozomu,“ zdůrazňuje Doležel.
Genetické poruchy a zemědělství
Z čeho se povrch skládá, vědci zatím přesně nevědí. Předpokládají ale, že jsou to bílkoviny, které by mohly být důležité třeba při kopírování genetické informace z mateřské na dceřinou buňku anebo z rodičů na děti.
„Pochopení té funkce povrchu chromozomu by mohlo hrát roli při léčbě některých dědičných chorob,“ nastiňuje Doležel možné využití objevu.
Tyto choroby vznikají, když při kopírování DNA nastane chyba. Jestli, popřípadě jaký na to má vliv právě obal chromozomů, musí vědci teprve zjistit. Odhalení povrchu chromozomů ale může kromě medicíny pomoci třeba i v zemědělství.
„Objev může mít dopad i na moderní metody šlechtění, kdy také využíváme poznatky o přenosu dědičné informace. A pokud tam dochází k jakékoliv změně, tak to má vliv na to, jak rostlina vypadá a u plodin třeba, jaký budou mít výnos,“ doplňuje.
Pomoc umělé inteligence
Čeští vědci tak možná objevili zásadní součást chromozomu. „Dá se to přirovnat k banánu. Představme si, že až doposud jsme si mysleli, že banán je ta vnitřní dužina. A my jsme teprve teď objevili, že tam ta slupka vůbec je,“ vysvětluje Vilém Neděla z Ústavu přístrojové techniky Akademie věd.
Onu slupku - obal chromozomu - doteď nikdo neviděl kvůli technickým limitům elektronových mikroskopů. Ve svých komorách potřebují vakuum. Jakýkoliv biologický vzorek ale v sobě má vodu. A s tou je ve vakuu problém.
3:46
Češi učí umělou inteligenci měnit DNA bakterií. Mohou z nich pak vyrábět bezpečnější a levnější léky
Číst článek
„Voda se začne okamžitě odpařovat a mikrostruktura vzorku se poškodí. Ten vzorek praskne. Nehledě na to, že i ten mikroskop se může poškodit, kdyby tam ta voda byla,“ nastiňuje Neděla.
Vědci tak museli vzorky vždy vysušit, zmrazit anebo jinak je zbavit kapalné vody. A tak je neúmyslně ničili - včetně povrchu chromozomů.
„Ten obal je tak citlivý, že tyto úpravy nevydržel a byl odstraněn. Nevědomky,“ přibližuje Neděla. A právě on se svými kolegy z Akademie věd elektronový mikroskop upravil tak, aby uměl snímat i vzorky bez vakua. Musel ale velmi přesně nastavit podmínky v komoře mikroskopu. To ještě před pár lety neuměl. Teď ale má nového pomocníka.
„Umělá inteligence nám umožnila velice rychle spočítat přesné hodnoty teploty, tlaku a vlhkosti tak, aby vzorek nebyl zničen,“ popisuje klíčový moment pro objev.
Na jediném mikroskopu svého druhu na světě můžou vědci pozorovat i bakterie, plísně nebo i polovodiče a keramiku. A je o něj zájem. V Ústavu přístrojové techniky české Akademie věd je na něj čekací doba přibližně rok.
