Čeští vědci jako první na světě zobrazili strukturu chromozomu v přirozeném stavu
Čeští vědci ukázali světu skutečnou podobu chromozomu, tedy buněčné struktury obsahující DNA. Odborníky přitom překvapilo, že vypadá jinak, než se dosud domnívali.
Barevný obraz chromozomu v jeho přirozeném stavu získaný pomocí nově vyvinuté zobrazovací metody A-ESEM. (foto: Akademie věd ČR, CC BY 4.0)
Převratný objev umožnila zobrazovací metoda, kterou vyvinula brněnská skupina Environmentální elektronové mikroskopie Ústavu přístrojové techniky Akademie věd. Metoda dostala označení A-ESEM neboli pokročilá environmentální rastrovací elektronová mikroskopie a podle svých tvůrců otevírá zcela nové možnosti zkoumání neživé, ale především živé hmoty.
Její možnosti pak brněnský tým otestoval ve spolupráci s olomouckým pracovištěm Ústavu experimentální botaniky AV ČR. Odborníci se společně pokusili prozkoumat chromozomy, tedy mikroskopické struktury, v nichž je uložena základní genetická informace rostlin či živočichů. A pro svůj test zvolili chromozomy ječmene.
Smyčky a výběžky
Rastrovací elektronová mikroskopie dovoluje zobrazit prostorovou strukturu materiálů s rozlišením až miliontiny milimetru. Vzorky se však pozorují ve vakuu, což vyžaduje speciální úpravu chemikáliemi, sušením, mrazením či pokovováním. Takové ošetření znemožňuje pozorování živých vzorků, a navíc se může zkoumaný materiál popsaným postupem poškodit.
Právě proto se vědci dosud domnívali, že chromozom – popisovaný jako válečky ve tvaru písmene X – má hladký povrch. Všechny dostupné metody zobrazení totiž vyžadovaly zmiňované úpravy, které mimořádně citlivý povrch chromozomů narušily. Novinka v podobě A-ESEM ovšem odhalila, že jej pokrývají četné výběžky a smyčky chromatinových vláken o průměrné délce kolem třiceti nanometrů.
Dvojí úspěch
Přínos metody spočívá v možnosti zkoumat prakticky všechny živé vzorky v přirozeném stavu, ať už jde o drobné živočichy, houby, plísně, roztoče, proteiny, bakterie, či dokonce viry. Kromě toho dovoluje A-ESEM sledovat jejich dynamické proměny v důsledku změn teploty, vysychání, chemických reakcí a podobně. Podle autorů se jedná o nejuniverzálnější ze všech metod elektronové mikroskopie: Je dokonce rychlejší, levnější a vhodnější pro studium změn biologických vzorků než mikroskopie kryoelektronová, oceněná v roce 2017 Nobelovou cenou.
Převratné je však také odhalení povrchové struktury chromozomů. Zmíněný objev vědcům umožní lépe pochopit a identifikovat poruchy v jejich uspořádání, jež u lidí způsobují dědičné choroby a například u zemědělských plodin vedou ke sníženým výnosům. Nové poznatky by tak mohly přispět k vývoji pokročilejších léčebných metod či k vyšlechtění kvalitnějších a odolnějších plodin.
