Téma

25. října 2022

Proč se žralok grónský dožívá 400 let? Vědci z FCH VUT chtějí odhalit gen dlouhověkosti

Profesor Václav Brázda se studentkou FCH VUT | Autor: Tomáš Vít
Až 150 let věku se dožívají některé druhy velryb či želv. Jejich skóre však několikanásobně převyšuje žralok malohlavý (grónský), který v chladných vodách severního Atlantiku žije úctyhodných 400 let. Jeho genom je ale pro vědce velkou neznámou. Na Island se za ním proto vydala vědecká expedice pod vedením profesora Václava Brázdy z Fakulty chemické VUT a Biofyzikálního ústavu AV ČR. S jediným cílem – rozluštit gen jeho dlouhověkosti.

Srpnová expedice na islandský ostrov Heimaey, kterou podpořil nadační fond Neuron, nezačala hladce. Krátce po příletu pětici výzkumníků z Vysokého učení technického a Ostravské univerzity překvapilo silné zemětřesení a následný výbuch nedaleké sopky. Počet dnů strávených na oceánu zkomplikovala i silná bouře, která neumožnila během pobytu vyplout.

Jako další překážka se ukázal samotný odchyt žraloka malohlavého, který se zde naposledy lovil kvůli oleji v roce 1928. „Nežije už nikdo, kdo má s jeho lovem praktické zkušenosti. Kontaktovali jsme proto všechny zdroje – nedaleké muzeum podmořských živočichů, místní rybáře i vnuka posledního lovce,“ vysvětluje molekulární biolog a vedoucí celé výpravy Václav Brázda. Kvůli nepříznivému počasí se jim živého žraloka malohlavého nakonec ulovit nepodařilo.
Vybavení pro lov žraloka si výzkumníci vypůjčili od místních rybářů | Autor: Tomáš Vít

„Naštěstí jsme získali vzorky tkáně této vzácné paryby, která dorůstá až do délky 7,5 metrů, od místních rybářů. Shodou náhod jim tento žralok před pár dny omylem uvízl v rybářské síti a oni ho uschovali. Další vzorky tkáně jsme pak dostali od místní univerzity, která se specializuje na studium velryb a také disponovala staršími vzorky žraloka malohlavého,“ popisuje počáteční překážky Brázda. Materiál potřebný pro výzkum žraločího DNA tak za pomoci místních nakonec zajistili.

V genetickém hledáčku teď mají vědci především specifický homolog proteinu P53, který chrání buňky před vznikem nádorového bujení. „Studovali jsme souvislost tohoto proteinu s délkou života všech živočichů, jejichž genomy máme v databázi. Sekvence DNA odhalila, že charakter proteinu se liší u krátkověkých a dlouhověkých živočichů,“ vysvětluje Brázda. Žádná databáze ale doposud neobsahuje genom žraloka malohlavého, který se dožívá rekordních 400 let. „Délka jeho života je extrémní. V jeho genomu musí být něco speciálního, co pozornosti vědců dosud unikalo,“ podotýká Brázda.

„Ohledně proteinu P53 máme několik hypotéz – pokud je protein příliš aktivní, buňky stárnou rychleji. V DNA žraloka malohlavého má homolog proteinu zřejmě odlišnou sekvenci, která nejenže brání vzniku rakoviny či degenerativních nemocí, ale současně zpomaluje stárnutí buněk,“ dodává Brázda. Další hypotézou, kterou chtějí vědci ověřit, je vliv enzymu zvaného telomeráza. Ten může být u žraloka malohlavého aktivnější a způsobovat, že se buňky jeho organismu dělí po 300 až 400 letech, čehož jiné organismy schopné nejsou.

Faktorů způsobujících dlouhověkost vzácné paryby může být celá řada. A to včetně životního prostředí – metabolismus živočicha žijícího ve velkém chladu je pomalejší, a tak i jeho buňky stárnou pomaleji.
Expedice za žralokem grónským se zúčastnilo 5 výzkumníků | Autor: Tomáš Vít
„Tuto hypotézu však zpochybňuje fakt, že na stejném místě žijí další čtyři druhy žraloků, které se dožívají maximálně 50 let. Geny jsou ale složitá věc – nedá se říci, že některý gen je dobrý nebo špatný. V určitých podmínkách – třeba v extrémním chladu – se mohou některé geny pro konkrétního živočicha projevit jako výhodnější,“ objasňuje Brázda.

Získané vzorky žraloka nyní vědci odeslali do jihokorejských laboratoří, kde tamní výzkumníci zajistí sekvenci DNA. Proces jim zabere 2–3 měsíce. „Zpracování obrovského množství sekvenačních dat je náročné. Pro příklad – kdybychom lidskou DNA z jediné buňky zvětšili do šířky točitého schodiště, tak by ze Země vedlo až na Měsíc. Projít celé takové schodiště a najít relevantní informace je bez nástrojů zpracovávajících big data nemožné. Genom žraloka je navíc delší než genom člověka,“ podotýká.

Žralok malohlavý je však specifický nejen délkou dožití. Až do své smrti se vyznačuje skvělou kondicí. Jeho buňky zůstávají po celou dobu relativně zdravé a jsou schopny uchovat si všechny funkce. „Ještě více než dlouhověkost nás zajímají mechanismy, které umožňují regeneraci buněk, aby správně fungovaly i v pokročilém věku,“ popisuje Brázda.

Přestože je výzkum zatím v počáteční fázi, vědci věří, že úspěšné rozklíčování genomu záhadné paryby by mohlo přinést užitek i lidem – ať už pochopením mechanismu, který brání vzniku neurodegenerativních nemocí včetně rakoviny, či pro vývoj léků . „A třeba tak dokážeme dopomoci k tomu, aby lidé mohli i ve stáří žít kvalitní aktivní život,“ předesílá nadějné pokračování dalšího výzkumu.

Na islandský ostrov Heimaey se profesor Václav Brázda chce spolu s týmem vrátit i příští rok. „DNA, které jsme přivezli, je v dostatečné kvalitě pro sekvenaci. Potřebujeme ale získat také ribonukleovou kyselinu, která nám pomůže rozklíčovat transkriptom neboli aktivní část genomu. Ta se ale rozkládá mnohem rychleji a je potřeba ji odebrat u živého žraloka. Už jsme domluveni s tamními kolegy, aby v případě dalšího náhodného záchytu vzorky RNA odebrali speciálním způsobem,“ popisuje profesor.

Další expedice za tajemným žralokem malohlavým by se měla uskutečnit na jaře roku 2023, kdy je podle místních rybářů pravděpodobnější výskyt žraloka v blízkosti ostrova. „Chtěli bychom se na místě zdržet delší dobu, abychom zvýšili pravděpodobnost úspěšného lovu. V ideálním případě chceme odchytit žraloky různého stáří, abychom dokázali zjistit, zda v regulaci jejich genů dochází ke změnám i v průběhu života,“ nastínil plány na pokračování výzkumu Brázda.

(mar)
Lov žraloka grónského v okolí ostrova Heimaey | Autor: Tomáš Vít
Molekulární biolog a vedoucí celé výpravy Václav Brázda | Autor: Tomáš Vít
Vstoupit do fotogalerie

Témata

Související články:
Na chemické fakultě umí vychytat nežádoucí látky z kapalin a plynů. Díky magnetickým vlastnostem feritu
Chytrý obal napoví, zda je výrobek správně skladovaný
Cirkulární oblečení od Nilmore umožňuje používat vlákno opakovaně
Bioplasty nejsou vždy ekologičtější volbou, ukazuje experiment z FCH VUT
Doktorandka z FCH: Kvalitní přírodní kosmetika bez chemie dělat nejde