Překvapivý objev: Purinové sekvence DNA chrání geny bakterií Bacillus subtilis a otevírají cestu k novým biotechnologiím

Dlouholeté přesvědčení v bakteriologii tvrdilo, že dvě molekulární mašinérie – RNA polymeráza, která přepisuje DNA do RNA, a ribozomy, které překládají RNA do proteinů – pracují v tak těsné součinnosti, že jsou prakticky spojeny.

Dlouholeté přesvědčení v bakteriologii tvrdilo, že dvě molekulární mašinérie – RNA polymeráza, která přepisuje DNA do RNA, a ribozomy, které překládají RNA do proteinů – pracují v tak těsné součinnosti, že jsou prakticky spojeny. Tato úzká vazba transkripce a translace u bakterií byla považována za základní pro genovou expresi, částečně proto, že ribozom mohl chránit nově vznikající genové produkty před účinným a všudypřítomným kontrolním proteinem zvaným Rho.

Nová studie z Massachusetts Institute of Technology (MIT) však odhaluje, že u bakterií vykazujících takzvanou „nekontrolovanou transkripci“, jako je například *Bacillus subtilis*, se polymeráza pohybuje vpřed nezávisle na svém ochranném ribozomu. Překvapivě se ukázalo, že protein Rho v těchto případech cílil primárně na nekódující, tedy zbytečné RNA produkty. Tajemství specificity proteinu Rho spočívá ve složení nukleotidových bází, které tvoří kódující řetězce DNA.

Vědci zjistili, že kódující řetězce DNA u některých bakterií jsou výrazně bohatší na puriny – guanin a adenin – ve srovnání se zbytkem bakteriálního genomu. Právě tato purinová preference sama o sobě chrání produktivní mRNA transkripty před ukončením zprostředkovaným proteinem Rho. „Začali jsme s hypotézou, že Rho je regulováno sekvencí, ale skutečnost, že samotná sekvence stačila k ochraně jakéhokoli genu v celém genomu *B. subtilis* před Rho, byla skutečně překvapivá,“ uvedla Julia Dierksheide, první autorka studie publikované v časopise Nature Microbiology.

Protein Rho slouží jako terminační faktor, což je klíčový mechanismus, který brání bakteriím v plýtvání cennými zdroji výrobou RNA transkriptů, které nemají žádný účel. Tento purinový bias by mohl také poskytovat vrstvu ochrany proti vložení cizí DNA, například při infekci bakterií virovým bakteriofágem. Druhy bakterií, které v průběhu generací ztratily protein Rho, již tuto silnou purinovou preferenci nevykazují, což naznačuje, že Rho mohl hrát roli ve formování evoluce genomu *B. subtilis*.

Ačkoli přesný mechanismus, který je základem specificity proteinu Rho, zůstává nejasný, tyto výsledky rozluštily základní kód ve složení bakteriálních genomů. Získané informace budou klíčové pro inženýrství různých bakteriálních druhů pro aplikace, jako je například výroba terapeutických látek. *Bacillus subtilis* může být pro tento proces lepším modelem, protože má hojné sekreční dráhy, což usnadňuje produkci a izolaci proteinů ve velkém množství. „Naše zjištění odhalují důležité kritérium pro úspěšný návrh sekvencí, které musí být zohledněno při inženýrství exprese,“ dodal Gene-Wei Li, vedoucí autor studie.