Vědci se snaží poznat, jak koráli reagují na změnu klimatu – slouží jim k tomu chytré molekulární nůžky

Je již obecně známým faktem, že globální změny klimatu ovlivňují výskyt, rozšíření a prosperitu řady živočišných i rostlinných druhů. Zástupci z třídy korálnatců, stejně jako další organismy, obývající rozmanité prostředí korálových útesů, nejsou výjimkou. Čím dál více proto roste naléhavost potřeby poznat, jak se korálové útesy se změnou klimatu přirozeně vyrovnávají, abychom je mohli i my v budoucnu účinněji chránit.

Výzkum v minulých letech identifikoval řadu genů, které by korálům mohly pomoci se s rostoucí teplotou oceánů vypořádat. Vědci ze Stanford University a Queensland University of Technology v australském Brisbane se nyní ve své studii rozhodli určit konkrétní roli takových genů a jejich proteinových produktů. Použili k tomu perspektivní molekulárně biologickou metodu, zvanou CRISPR/Cas9. Tato na první pohled nic neříkající zkratka označuje revoluční techniku, za kterou letos získaly vědkyně Emmanuelle Cherpentier a Jennifer Doudna Nobelovu cenu za chemii.

Komplex CRISPR/Cas9 je odvozený od mechanismu bakterií, který samy využívají v boji proti virové infekci. Sestává, jak již jeho název napovídá, ze dvou částí: z CRISPR – krátkého úseku RNA a z Cas9 – enzymu patřícího do skupiny endonukleáz. Molekula RNA je schopna přesně zacílit námi určený úsek genetické informace buňky, který následně enzym Cas9 dokáže přestřihnout – stejně tak, jako jakési molekulární nůžky. Díky této své vlastnosti nám CRISPR/Cas9 umožňuje velmi snadno vymazat či upravit konkrétní části genetické informace. Toho využili i vědci, zkoumající termoadaptivní vlastnosti korálů.

Výsledky jejich studie ukázaly, že injekce CRISPR/Cas9 do oplozených vajíček korálu Acropora millepora dokázala účinně upravit gen pro molekulu HSF1 (Heat Shock Transcription Factor 1), která je při stresu organismu odpovědná za produkci tzv. proteinů teplotního šoku. Vědci následně podrobili larvy, vyvinuté z takto geneticky upravených vajíček, různým teplotním podmínkám. Zjistili, že larvy bez funkčního proteinu HSF1 přežily sice bez problému ve vodě o teplotě 27°C, ale masivně umíraly již při 34°C. U kontrolní skupiny larev, které gen pro HSF1 zmutovaný neměly, toto vymírání nebylo pozorováno.

Tyto poznatky tak naznačují, že molekula HSF1, jejíž produkce je vysoce zachována napříč celou říší eukaryotických organismů, představuje i u korálnatců důležitý ochranný nástroj proti vysokým teplotám. Použití CRISPR/Cas9 ke studiu korálů se díky této studii zařadilo mezi čím dál širší spektrum výzkumných záměrů, kde lze tuto fascinující metodu použít. Z nich můžeme pro příklad zmínit editaci genomu hospodářských rostlin za účelem zvýšení výtěžku a odolnosti, studium lidských genetických chorob, jako je cystická fibróza, nebo výzkum léčby rakoviny. Všude zde se CRISPR/Cas9 již denně uplatňuje a můžeme se pouze dohadovat, co vše s ním jednou vědci ještě dokáží.

O CRISPR/Cas9 systému jsme pro vás v Czechsight již dříve psali:

• Nobelova cena za chemii putovala dvěma vědkyním za metodu CRISPR-Cas9, molekulární nůžky, které dokážou měnit geny
• Geneticky modifikovaný komár poráží vir horečky dengue
• Světlem aktivovaný CRISPR upravuje DNA s vysokou přesností v řádu sekund

Originální publikace: https://doi.org/10.1073/pnas.1920779117

Zdroj: Phys.org

Zdroj úvodní fotografie: Francesco Ungaro, Unsplash