Doktorka Monika Gullerová (1978) vystúpila s témou Vypínanie génov – dizajn pre ideálnu bunku, v ktorej sa zamerala na transkripčné vypínanie génov (transcriptional gene silencing) pomocou konvergentnej transkripcie v ľudských bunkách. Na túto novú metódu – na vypínanie génov – má spolu s Oxford University patent. Transkripčné vypínanie génov pomocou konvergentnej transkripcie  otvára brány pre novú vedeckú oblasť, nakoľko vypínanie génov na úrovni transkripcie nie je v ľudských bunkách popísané.

V úvode svojej populárno-vedeckej prednášky uviedla, že každý organizmus sa skladá z buniek a každá bunka obsahuje cytoplazmu a jadro. V jadre sa nachádza genetická informácia, ktorá je uložená v DNA. DNA tvorí základnú súčasť chromozómov. Bunky sa delia v priebehu bunkového cyklu, čiže bunkový cyklus je ako taký malý životný úsek. Od dcérskej bunky hneď po rozdelení, ktorá rastie, prechádza G1 fázou bunkového cyklu, kedy obsahuje celú kompletnú genetickú informáciu, dostáva sa do S fázy bunkového cyklu, kedy sa táto informácia zdvojnásobí, potom sa dostáva do G2 fázy bunkového cyklu, rastie a nakoniec sa v mitóze chromozómy rozdelia presne na polovicu do dcérskych buniek. Priebežne spolu s mitózou prebieha aj cytokinéza, čiže bunka sa delí a vzniknú dve dcérske bunky.

DNA obsahuje kódujúce časti alebo gény a veľké množstvo nekódujúcich častí. Nás zaujímajú kódujúce časti. Gény obsahujú kód, ktorý je prepísaný RNA polymerázou II alebo enzýmom RNA polymeráza II v procese transkripcie a gény sú prepisované do RNA. RNA, alebo messenger RNA, je ďalej explantovaná do cytoplazmy, kde sa informácia z RNA prekladá do proteínov, čiže máme transkripciu z DNA do RNA, transláciu z RNA do proteínov. Proces transkripcie je veľmi zložitý, vysoko regulovaný a má absolútne esenciálny efekt pre bunku. Koľko bunka vyprodukuje proteínu závisí od toho, koľko DNA sa prepíše do RNA a koľko RNA sa preloží do proteínovo-koaxiálnej časti.

Transkripcia prebieha na DNA a začína z tzv. promotorovej oblasti, na ktorú sa viaže celý komplex RNA polymerázy II so všetkými možnými transkripčnými faktormi, ktoré napomáhajú nadviazaniu RNA polymerázy II na promotorovú oblasť a po istých zmenách, ktoré dovolia RNA polymeráze II ísť ďalej, prebieha elongácia. Elongácia je proces, kedy sa celá tá mašinéria posunie do ORF, čiže open reading frame, čo je vlastne telo toho génu, alebo práve tá kódujúca informácia. 

Doktorka Gullerová poznamenala, že jej modelovým organizmom dlhé roky bol a stále je Schizosaccharomyces pombe (S. pombe). Je to malá drobná kvasinka, ktorá má v podstate veľmi blízko k normálnym kvasinkám S. Cerevisiae, ktoré poznáme z varenia, pečenia, z piva, a v podstate je výborným modelovým organizmom, pretože sa dá na nej robiť genetika. Dá sa na nej robiť veľa experimentov, ktoré sa nedajú robiť na ľudských bunkách.

S. pombe pôvodne bola izolovaná z piva, a naozaj aj pombe v svahilčine znamená pivo. Keďže pri pive je vždy zábava, povedala som si, pombe musí byť takisto zábava, pretože to dáva význam. Začala pracovať na pombe a prvé na čo sa začala pozerať, bola orientácia génov DNA. Toto neplatí len pre pombe, ale aj pre iné organizmy. Tým, že DNA je dvojitá matica, dvojvláknová molekula, gény sú kódované na DNA. Môžu byť v rôznych orientáciách, čiže jedným smerom alebo druhým smerom. Pokiaľ tieto gény smerujú od seba nazývajú sa tzv. divergentné, pokiaľ idú za sebou, nazývajú sa tandemové. A pokiaľ smerujú k sebe, tak sú tzv. konvergentné.

Zistilo sa, že divergentné a tandemové gény v podstate vykazujú normálnu transkripciu, čiže RNA polymeráza začne tam, kde má, v promotorovej oblasti, prepíše gén, prečíta signál a ukončí transkripciu. Toto prebieha aj v tandemových génoch. Avšak pri konvergentných génoch z nejakého dôvodu RNA polymeráza II zlyháva ukončenie transkripcie a prepisuje ďalej, a to napriek tomuto druhému génu, čiže prvá časť tejto RNA je stále kódujúca, pretože zodpovedá génu číslo jeden, avšak druhá časť tejto molekuly je nekódujúca, pretože je v protismere toho druhého génu v danom páre. Z toho vznikajú nekódujúce RNA.

Akékoľvek normálne RNA, alebo RNA, ktoré vznikajú v procese transkripcie, sú vždy jednovláknové. Ak vznikne dlhá dvojvláknová RNA vďaka hybridizácii a vďaka komplementarite týchto dlhých jednovláknových RNA, toto je signálom pre enzým Dicer, ktorý podštiepi túto dlhú dvojvláknovú RNA na malé dvojvláknové RNA alebo snRNA. V súčasnosti sú snRNA jedny z najzložitejších molekúl v molekulárnej biológii, pretože snRNA molekuly spôsobujú a púšťajú RNA interferenciu alebo RNAi.

Finálnym výsledkom RNA interferencie je vznik tzv. heterochromatímu, t.j. transkripčne neaktívny chromatín. Pokiaľ na DNA prebieha transkripcia, nazýva sa euchromatín. Keď je transkripcia vypnutá, pretože sú špeciálne modifikované zvyšky na istých histónoch, vznikne heterochromatín a ten je transkripčne neaktívny. RNA interferencia je jeden z najdôležitejších procesov v bunke, evolučne konzervovaný, to znamená, nachádza sa v mnohých živočíšnych a rastlinných druhoch.

MA Monika Gullerová, PhD., v diskusii odpovedala na množstvo otázok. Záujem o jej prednášku bol veľký, a to nielen zo strany účastníkov, ktorí naplnili konferenčnú sálu CVTI SR, ale aj zo strany médií.

Spracovala: PhDr. Marta Bartošovičová
Foto: Ing. Alena Oravcová

 Prednáška

Video: Veda v CENTRE 2012 Bratislava - Monika Gullerová

Veda v CENTRE: Vypínanie génov – dizajn pre ideálnu bunku
M. Gullerová: Slovensko by malo vytvoriť podmienky pre návrat slovenských vedcov zo zahraničia
Unikátny objav mladej slovenskej vedkyne M. Gullerovej v zahraničí