E-mail | SIS | Moodle | Helpdesk | Knihovny | cuni.cz | CIS Více

česky | english Přihlášení



Myši vstupují do doby post-genomické

Obrovský pokrok v rychlosti i dostupnosti sekvenovacích technologií v posledních letech způsobil, že dnes máme k dispozici data o genomech skutečně pestré řady nejrůznějších organismů. O tom, jak spolu souvisí sekvence aminokyselin a skutečné proteiny, však zatím víme nesrovnatelně méně. Právě v této oblasti výzkumu se pohybuje laboratoř doc. Pavla Stopky z katedry zoologie, která dnes pracuje v BIOCEVu. Nedávno publikoval v časopise Scientific Reports studii o proteomu myších dutin, která se soustředila hlavně na proteiny spojené se signalizací a imunitní odpovědí organismu.

 

IMG_9372_Snapseed.jpg Tým doc. Mgr. Pavla Stopky, Ph.D. (uprostřed) v BIOCEVu. Foto: archiv Pavla Stopky.  

 

Myši, tedy myši laboratorní, které tak důvěrně zná prakticky každý, kdo někdy podnikl výzkum v oblasti biologie a medicíny, jsou velmi specifickým vědeckým objektem. Z pohledu zoologa se jedná o křížence hned tří poddruhů divokých myší domácích (třetí se do genetické mozaiky dostal víceméně náhodou). Další úprava genetické informace proběhla u laboratorních myší příbuzenským křížením (inbreedingem). “V našich výzkumech využíváme myš domácí východoevropskou (Mus musculus musculus). Naše studie jsou v oblasti funkční genomiky myší jsou vůbec první, které pracují s divokými zvířaty. Většina bioomedicínského výzkumu se dělá na laboratorních myších - ty však díky křížení a inbreedingu ztratily řadu vlastností, s nimiž se setkáváme u divokých myší. Pro nás je důležité, že u nich objevujeme proteiny, které od laboratorních myší prakticky neznáme,” popisuje jeden z unikátů výzkumu svého týmu doc. Pavel Stopka.

“Myší” genom je dnes již velmi dobře zmapován. Nachází se v něm mezi 20 - 22 000 sekvencí, o nichž se předpokládá, že kódují funkční proteiny. K drtivé většině z nich však zatím nebyl žádný funkční protein nalezen. Současný výzkum proteomu (ústní dutiny) myší navazuje na dlouhodobý zájem Pavla Stopky a jeho jeho týmu o proteiny, které se účastní chemické komunikace, zejména komunikace vnitrodruhové. Takové proteiny  se u myší vyskytují v řadě tělních tekutin, vylučovaných na povrch či mimo tělo - především v moči, slzách či slinách. Za hlavní cíl práce považují vědci vytvoření databáze (slinného) proteomu. “Abychom mohli myši používat jako model, potřebujeme složení jejich proteomu znát. Teprve poté se budeme moc zaměřit na jednotlivé rodiny a analyzovat funkce jednotlivých proteinů,”  vysvětluje Pavel Stopka.  

 

IMG_7319 uprava.jpg

Ústní dutiny myší se při sociálních interakcích dostávají často do kontaktu. Dochází tím k přenosu chemických signálů a často i nejrůznějších patogenů. Foto: Romana Stopková

 

Práce navazuje na dlouhodobý zájem Pavla Stopky a jeho výzkumné skupiny o bílkoviny, které souvisejí s chemickou komunikací u myší, především o lipokaliny. Tyto proteiny slouží zejména k vnitroduhové komunikaci a jsou proto přítomny například v moči, slzách či slinách. “Při naší práci jsme postupně naráželi na problém, jak srovnat množství proteinů ve vzorku. Začali jsme proto využívat kombinaci kapalinové chromatografie  s hmotnostní spektrometrií (LC-MS/MS). Výsledek nás samotné překvapil. Ve slinách jsme po důkladném statistickém profiltrování dat identifikovali více než 600 různých druhů proteinů, což bylo více než 2x více, než jsme očekávali. Ještě větším překvapením bylo, že celých 21% bylo pohlavně specifických - vyskytovaly se mnohem více u samců či u samic,” popisuje jeden ze zajímavých výsledků výzkumu doc. Stopka.

A jaké jsou další nové objevy, s nimiž seznámil odbornou veřejnost článek v časopise Scientific Reports? V první řadě se ukázalo, že sliny obsahují řadu proteinů velmi různorodých funkcí. Některé z nich fungují například jako transportéry odpadních látek z nosního epitelu. Tuto funkci často vykonávají ty z lipokalinů, které jinak váží chemické signály (Odorant-binding proteiny, OBP).  Odpadní látka, která je dále transportována do trávicího systému, váže “odpad” na specifický motiv ve své struktuře, tzv. beta-košíček. Řada proteinů, exprimovaných v ústní dutině, má také imunitní funkci. “Výrazně jsme rozšířili spektrum animikrobiálních proteinů, hlavně těch z rodiny BPI proteinů, které rozrušují bakteriální membrány. Jde o  evolučně velmi starý mechanismus, jimiž se organismy brání patogenům. V současnosti testujeme tyto proteiny in vitro v kulturách nejrůznějších, i nepatogenních bakterií,” popisuje další cestu výzkumu Pavel Stopka.

 

IMG_7300 uprava.jpg

Self-grooming je chování, při kterém si myši lížou přední končetiny a následně deponují antimikrobiální proteiny do srsti. foto: Romana Stopková

 

Vzhledem k tomu, že se řada proteinů, přítomných v produktech slinných žláz myší účastní imunitní odpovědi, je možné je používat i jako biomarkery pro různé imunitní procesy v organismu. Zdravá a nemocná myš se tak snadno rozpozná pouze na základě různého proteomického profilu. Celá řada proteinů (včetně některých lipokalinů) může být využita i jako biomarkery pro fázi estru, v níž se nachází samice. “To je pro další biomedicínský výzkum velmi významné. Doposud se totiž fáze estru určovala prostřednictvím vaginálních výplachů. Během této procedury se však do pohlavních traktů snadno zanesla infekce, což zkreslovalo další výsledky. S pomocí slinných proteinových markerů můžeme fázi estru určit zcela neinvazivně,” popisuje Stopka.  

Poznatky, získané výzkumem myší, však nemusí být v budoucnu využívány pouze při výzkumu hlodavců, ale také v humánní medicíně. Potenciální biomedicínské aplikace jsou založeny na tom, že lidé (primáti) a myši (hlodavci), sdílejí  na jedné straně řadu pleziomorfií, na straně druhé řadu apomorfií, typických pro pro placentární savce ze skupiny Euarchontoglires. Podobnost kódujících sekvencí mezi hlodavci a člověkem je tedy obvykle velmi vysoká, mezi 95 - 99%. “Často však platí, že produkty stejného genu získaly v kontextu těla nové skupiny organismů jiný význam a funkci. Vytvoření databáze proteomu je pro pro všechna další pátrání po funkcích proteinů prvním a nezbytným krokem,” uzavírá doc. Stopka.

 

Michal Andrle

 

Publikováno: Středa 12.10.2016 14:55

Akce dokumentů

Kategorie: