Nečekaný způsob obrany si během svého vývoje osvojily rostliny. Pokud je napadne patogen, sníží aktivitu mechanismu, který běžně kontroluje kvalitu ribonukleové kyseliny (RNA), a tím uvedou do chodu svou imunitní odpověď. Výzkum, který odhalil celý molekulární mechanismus a jeho biologický význam, publikoval nedávno prestižní časopis Cell Host & Microbes. Stojí za ním Karel Říha, který v červenci přišel do Středoevropského technologického institutu Masarykovy univerzity (Ceitec MU).
Objev a následné zmapování celého mechanismu od genu, který jej spouští, až po reakci rostliny, je velmi významný nejen pro další studium rostlinných patogenů, ale také pro oblast kontroly RNA jak u rostlin, tak u živočichů včetně člověka.
Důležitou rostlinnou reakci Říha popsal se svým bývalým týmem ve vídeňském Gregor Mendel Institutu. Původně s kolegy zkoumali jen mechanismus, který kontroluje kvalitu RNA. „Do RNA se přepisuje genetická informace, která pak dál slouží jako předloha pro vytváření proteinů nezbytných pro růst a život rostlin. Jenže organismy nejsou dokonalé a tak se v tomto procesu mohou objevovat chyby. Kontrolní mechanismus má na starosti to, aby se chybné RNA nepřepsaly do podoby proteinů, ale byly včas zlikvidovány,“ přiblížil jeho základní funkci molekulární biolog.
Vědci ale zjistili, že to není jediný úkol kontrolního mechanismu. Zároveň je totiž zodpovědný za regulaci imunitní odpovědi rostlin. Když totiž zkoušeli mechanismus kontroly „vypnout“, zjistili, že rostliny velice špatně rostou. K jejich překvapení to ale nebylo dáno vyšším zatížením metabolismu nekvalitními nukleovými kyselinami, ale tím, že se u rostlin aktivovala obrana proti patogenům. „Některé škodlivé bakterie umí obejít prvotní obrannou reakci rostlin a rozpoznají je až speciální receptory uvnitř buněk. Tyto rezistenční geny – R geny – pak spustí velmi silnou reakci, která často vede k odumření části rostliny a tím i likvidaci patogenu. A právě omezení činnost kontrolního mechanismu kvality RNA vedlo k tomu, že aniž by rostlina byla napadená, obranné R geny byly aktivovány a vyvolaly u rostliny něco na způsob alergické reakce,“ uvedl Říha.
Nečekanou dvojí funkci jednoho mechanismu rostliny běžně využívají. Když jsou napadené bakteriemi, sníží kontrolu kvality RNA. „Chybová RNA nese určité charakteristiky, jež slouží k jejímu rozpoznání a degradaci, čímž se zabrání vzniku nesmyslných proteinů. Nicméně některé tyto charakteristiky jsou také přítomné v RNA R genu, což za normálních podmínek brání jejich aktivaci. Snížením kontroly RNA rostlina tedy zároveň umožní syntézu obranných receptorů a spustí svou ochranu,“ vysvětlil Říha princip, jak se rostliny brání proti patogenům. Doplnil, že nejtěžší částí výzkumu bylo získat konečný důkaz v podobě rostliny, která nebyla schopná po napadení patogenem kontrolu RNA vypnout a tím spustit svou obranu.
Absolvent Masarykovy univerzity, který se vrátil do České republiky po patnácti letech v zahraničí, bude v Ceitecu MU pracovat na dalších výzkumech. Jeden z nich je zaměřený na telomery, tedy konce chromozomů, v nichž studuje funkci molekuly s názvem Ku. Ta je důležitá při opravách DNA. Když se nukleová kyselina takzvaně zlomí, je právě protein Ku zodpovědný za její opětovné spojení. „Jenže telomery jsou v podstatě zlomená DNA, ale v žádném případě nesmí být jako poškození rozpoznány. Přesto i v nich kraje Ku významnou roli, kterou se snažíme odhalit,“ přiblížil Říha část výzkumu, který může pomoci například při vývoji nových léků na rakovinu.
Druhý směr výzkumu pak zaměřuje jeho skupina na reprodukci, konkrétně na proces meiózy. Jde o buněčné dělení, při kterém se redukuje počet chromozomů a umožňuje tak následně pohlavní rozmnožování. „Studujeme geny důležité pro regulaci mechanismu meiózy, která u organismů nastává jen jednou za život a za určitých podmínek. Náš výzkum by pak mohl přispět například k rychlejšímu způsobu vytváření rostlinných hybridů zemědělských plodin,“ doplnil Říha.
Druhou část výzkumu měly podpořit peníze z evropského operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace, kterou ale ministerstvo školství na poslední chvíli zrušilo. „Ovlivnilo to naše plány na vývoj nové metody pro studium meiózy,“ podotkl Říha. Do Ceitecu MU přesto přišel, protože podle něj v současnosti nabízí zajímavé příležitosti pro rozvoj z hlediska přístrojového vybavení i zázemí pro vědecké týmy, které mnohde nejsou.
