Spící geny. Musel jsem o tom přemýšlet, protože současná odborná literatura tenhle termín nijak zvlášť nepoužívá. V DNA člověka je odhadem 20 tisíc genů, v DNA včely asi polovina. Čísla se zpřesňují, protože je těžké někdy rozhodnout, co je funkční gen a co je gen nefunkční. Když se podíváte na literaturu starou 20 až 30 let, byly odhady na dvojnásobných číslech. To proto, že počet genů se odhadoval podle počtu různých bílkovin v organismu. Mezi tím se zjistilo, že jedna sekvence v DNA může kódovat i více produktů. Jak je to možné? Geny rostlin, hub a živočichů jsou geny složené z intronů a exonů. Intron je kus sekvence DNA, která nebude použita pro přepis do proteinu, exon bude. Ale v mnoha případech dokáže buňka přepínat, která sekvence bude při kterém čtení exon a která intron. Zrovna tak může buňka určité geny zapínat a vypínat. To zapnutí a vypnutí je v souvislosti s prostorem a časem. Každá buňka organismu (mimo pohlavních buněk) nese stejnou informaci jako všechny jiné buňky. Z hlediska prostoru je myšleno, že různé geny zapíná nebo vypíná v souvislosti s tím, v jaké tkáni se nachází a k čemu bude složit. Jinou činnost vykonává nervová buňka, jinou bílá krvinka a jinou buňka kosti, dokonce i jinak vypadají a mají jinou strukturu. Tedy spouštění a vypínání genů vede k diferenciaci buněk. Důležité je i časové hledisko, v jaké fázi života buňka je, tedy v jakém pořadí se geny mají spustit nebo vypnout. Přirovnám to k vaření. Mám spižírnu s lednicí a podle toho, jaké suroviny vezmu, takové jídlo bude ve finále uvařené - i když je nabídka surovin na začátku stejná a já jen musím vzít jen ty správné. A abych to jídlo udělal správně, musím dodržet technologický postup - tedy časové hledisko. Upéct bábovku znamená udělat tři kroky: 1) smíchat suroviny, 2) dát vzniklou hmotu do formy, 3) upéct. Jen v tomhle pořadí bude na konci bábovka. Pokud změním pořadí kroků, výsledek nebude k jídlu. Stejně jako když zapnu a vypnu geny náhodně, bude výsledek o ničem.
Zapnutí, vypnutí a ovlivnění intenzity (rychlosti) přepisu genu má mnoho úrovní. Aby gen mohl být přepisován, musí mít promotor. To je určitá navigační sekvence pro enzymy, které gen přepisují do RNA a dále do proteinu. Promotor může být silný i slabý a mutací může být ke genu přidán jiný promotor, což může mít velmi neblahé důsledky. V určitý čas je obvykle většina genů vypnutá, protože buňka je nepotřebuje. Hodně genů se zapíná jen při růstu organismu, pak už nejsou třeba. Určité geny jsou spuštěné vždy, protože buňka je potřebuje na svůj normální provoz, další geny se zapínají jen tehdy, přijde-li nějaká krize a buňka hraje o přežití. Vypnutý gen může být zapnut tzv. aktivátorem, vypnut může být represorem, dále jsou různé zeslabovače a zeslabovače přepisu genu. Vesměs to jsou nějaké buď reaktanty nebo produkty enzymatických reakcí buněčného metabolismu nebo taky stavební látky buněčných struktur nebo naopak produkty jejich poškození. Tuto chemickou změnu může předcházet nějaké fyzikální působení. Například vystavení organismu vyšším teplotám vyvolá vznik určitých chemických látek, které pomohou zapnout geny, které vedou procesům, které udrží buňku naživu v této situaci.
Tedy gen může být vypnutý, protože
-je poškozený
-má poškozený promotor/promotor chybí/je tak slabý, že gen nedokáže zapnout
-promotor je zablokovaný represorem
Další možnosti umlčení jsou v zabránění již započatého přepisu DNA do RNA, kdy není možné jej dokončit, další možnosti pak v přepisu RNA do proteinu.
A pak tu je epigenetika. V průběhu života buňky může být DNA methylovaná nebo acetylovaná. To už jsem tu kdysi vysvětloval. Methylace a acetylace jsou určité značky, které buňce říkají, jestli je dovoleno nebo zakázáno tento gen zapínat. Je to jako silnice. Stále je to tatáž silnice, ale podle toho, jakou k ní dám dopravní značku, podle toho, bude hlavní nebo vedlejší. Methylace a acetylace se mění v průběhu života. A třeba taky v závislosti na pohlaví. Je známo u určitých genů, že to, jestli jsou zapnuté nebo vypnuté, záleží na tom, jestli byly zděděny od otce nebo od matky.
To zapínání a vypínání je mnohostupňový proces, kde se uplatňují vlivy buňky, celého organismu i okolí. My jsme v poznání těchto procesů stále na začátku. Je to rovnice s příliš mnoha proměnnými, kterou zatím neumíme vyřešit a většina pokroků je spíš dílem náhody než cíleně vyvinutého postupu. Sice v tom konkrétním kroku dosáhnu úspěchu, ale buňku nebo organismus často výrazně poškodím. Asi jako když si zapomenu klíče, tak se do bytu dostanu přes dveře krumpáčem. Ano, jsem vevnitř, ale mám zničené dveře, nepořádek a budu za to muset zaplatit...
Takže, když dva dělají totéž, není to totéž. U určitého genu může na vlastnost potomstva mít vliv, jestli gen zdědilo od trubce nebo od královny. Na jiný gen může mít vliv třeba přítomnost/nepřítomnost určité rostliny, jejíž pyl nebo nektar včely mají/nemají. Přítomnost/nepřítomnost nějakého léčiva, postřiku, znečišťující chemikálie z okolí, fyzikálního faktoru, něčeho, co bude tím přepínačem. Pak se klidně stane, že něco na určitém stanovišti funguje (lépe) a jinde nefunguje vůbec nebo funguje výrazně hůře. Sluneční tavidlo postavené na slunci a ve stínu... například.
Příklad ze života. Ženy, aby neotěhotněly, užívají hormonální antikoncepci. Antikoncepce funguje, dotyčná neotěhotní. ALE. Pokud si dopřeje bylinkový čaj z třezalky, ta v sobě má chemické látky které hormonální antikoncepci vypnou a dotyčná se diví, že prášky selhaly.
A abych nebyl sexista, tak i poučení pro pány. Viagra, účinná látka sildenafil, která ovlivňuje v buňkách metabolismus cyklického guanosyntrifosfátu, což má příjemný bonus v podobě vyvolání erekce. Super, pokud si dotyčný nedá grapefruit nebo grepovou šťávu. Ta obsahuje látky, které účinek sildenafilu výrazně zesilují a erekce pak trvá mnoho hodin. Postižený orgán bolí, hodně a aby "nezčernal a neupadnul" (mírná ironie) je třeba navštívit pohotovost, kde lékař vezme velkou injekční stříkačku s velkou jehlou a musí z orgánu přebytečnou krev odsát (tady nevtipkuju).
Doufám, že nevystoupí kritici, že jsem se zase odchýlil od genetiky včel a nebude se zakládat nové téma - Biologie lidských pohlavních orgánů