SME
Nedeľa, 17. november, 2019 | Meniny má Klaudia

Bunka, to predsa nie je len skladisko génov

Tohtoročná "nobelovka" za chémiu pre Rogera Kornberga zo Stanfordovej univerzity ukazuje, že laboratóriá špičkových prírodovedcov sa približujú k lepšiemu poznaniu toho, ako sa v bunke tvoria a ako fungujú bielkoviny

Profesor Roger Kornberg vo svojom laboratóriu na Stanfordovej univerzite. FOTO - SITA/AP

Tohtoročná "nobelovka" za chémiu pre Rogera Kornberga zo Stanfordovej univerzity ukazuje, že laboratóriá špičkových prírodovedcov sa približujú k lepšiemu poznaniu toho, ako sa v bunke tvoria a ako fungujú bielkoviny

S troškou fantázie si bunku môžeme predstaviť ako miniatúrne veľkomesto so sieťou diaľnic, nadjazdov a podzemných garáží, s priemyselnými zónami, elektrárňami a skládkami odpadu. A samozrejme s centrom, nabitým ministerstvami, bankami, knižnicami, počítačmi, databázami a azda aj informatickými univerzitami. Zvykli sme si čítať, počuť (a písať) najmä o význame uloženej genetickej informácie v bunkovom jadre. Oprávnene, veď ukrýva našu takmer kompletnú dedičnú informáciu. Práca tohtoročného nobelistu však naznačuje, že pozornosť vedcov si zaslúžia aj (alebo teraz už najmä?) pohľady do bunkovej "mašinérie" spojenej s výrobou bielkovín.

V Kornbergovom kráľovstve

Laureát tohtoročnej Nobelovej ceny za chémiu Američan Roger Kornberg zo Stanfordovej univerzity (USA) zasvätil dvadsať rokov života štúdiu mechanizmu, ktorým bunka prenáša genetické informácie z "centra" na "perifériu" - do ribozómov. Až tam z nich vznikajú bielkoviny. Presnejšie, Kornberg sa venoval transkripcii, teda prepisu informácie z jadrovej DNA do RNA (ribonukleovej kyseliny), ktorá ju odovzdáva ďalej do ribozómov. Mechanizmus transkripcie opísal Kornberg ako prvý vedec v neuveriteľných podrobnostiach. Použil pri tom najmodernejšie biochemické metódy a perfektné kryštalografické štúdie; jeho tím pracoval až na úrovni angströmov, keď už možno rozlíšiť jednotlivé atómy (nedá mi nespomenúť, že sú to tie isté atómy, z ktorých sa skladá nielen DNA, bunkové jadro, cytoplazma a ribozómy, ale aj najvzdialenejšia planéta vo vesmíre; teda aspoň dostupné fakty tomu nasvedčujú).

Úlohou väčšiny génov v bunkovom jadre je skladovať inštrukcie na výrobu tisícok bielkovín, nevyhnutných pre normálnu činnosť organizmu. Bielkoviny sa vyrábajú podľa programu zakódovaného v postupnosti štyroch písmen molekuly DNA uloženej v génoch. Kornberg študoval bunku s jadrom, eukaryontnú, ktorú má človek spoločnú nielen so šimpanzom a ryžou, ale napríklad aj s pekárskymi kvasnicami; to bol vlastne jeden z prvých výskumných objektov oceneného vedca.

RNA ako poslíček

Samotná DNA však nič nevyrába, na to má niekoľko pomocníkov. RNA funguje ako šikovný poslíček, ktorý gén najskôr okopíruje a potom prenesie z jadra do ribozómov uložených v cytoplazme. (O ribozómoch píšeme málokedy, preto malá poznámka, aj keď samotnej práce laureáta sa netýkajú: Ribozómy alebo Paladeho zrnká podľa vedca, ktorý ich v roku 1955 opísal ako prvý, väčšinou nájdeme v bunkovej cytoplazme, veľkosť majú približne 15-20 nanometrov, teda miliardtín metra; rýchlo rastúce a deliace sa bunky, napríklad rakovinové či embryonálne, obsahujú v porovnaní s málo aktívnymi bunkami oveľa viac ribozómov.)

Bez okopírovania génu a jeho prenosu cez RNA do ribozómov by bunka, a samozrejme aj organizmus, rýchlo zahynuli. Dramaticky to dokazujú otravy muchotrávkami, lebo ich prudký jed (amanitín) vie zablokovať prepis DNA do RNA.

Zatiaľ čo DNA má štruktúru zdvojenej špirály, RNA je zložená iba z jedného vlákna. Nemá teda "zálohu", ktorá by jej umožnila opraviť prípadné chyby. Logicky musí mať aj oveľa nižšiu stabilitu ako DNA.

Neuveriteľné: Ako na bobovej dráhe

Transkripcia (prepis) informácie z génov a prenos do výrobných ribozómových hál je veľmi zložitý, tak ako koniec-koncov všetko dianie v bunke. Prebehne iba vtedy, keď bunka práve konkrétnu bielkovinu potrebuje. Kornberg nielen odhalil štruktúru bielkoviny, ktorá prepis uskutočňuje (RNA polymeráza), ale aj spôsob jej spolupráce s ďalšími aktérmi (s "predlohou" v podobe templátovej DNA, s výslednou jednovláknovou RNA, s regulačnými bielkovinami i s nukleotidmi, základnými stavebnými kameňmi RNA; lenže toto všetko je pre normálneho smrteľníka také zložité, že sa azda môžeme uspokojiť konštatovaním: v bunke sa dejú naozaj čudné - až zázračné - veci).

Pokiaľ ide o samotnú RNA polymerázu, veľmi zjednodušene povedané: Najskôr sa musí "zahryznúť" do DNA tak, aby s ňou udržala počas kopírovania génu tesný kontakt. Keď prepisuje jednotlivé písmená, približne rýchlosťou 10 písmen za sekundu, musí sa po nich kĺzať ako jazdec na boboch po ľadovej dráhe. Často ide o relatívne veľké vzdialenosti, lebo gény mávajú až milióny písmen (párov báz) genetického kódu. Ak má ribozóm vyrobiť bielkovinu presne podľa návodu, ukrytého v géne, samozrejme musí dostať presnú kópiu. Preto pri prepise nesmie "jazdec" ani raz spadnúť, v závere prepisu však musí elegantne zoskočiť. Neuveriteľné, vraj to však funguje.

Kornberg do detailov opísal mechanizmus, ktorý umožňuje celé toto eskamotérstvo bezpečne absolvovať. Vďaka nemu je RNA polymeráza najväčšou bielkovinou s detailne objasnenou štruktúrou.

Nobelov výbor vie, čo hovorí

Nobelov výbor konštatoval: "Pochopenie toho, ako transkripcia funguje, má zásadny význam aj pre medicínu." Treba ho brať úplne vážne. Rovnako ako učenca, ktorý kedysi dávno vyhlásil: "Nepoznám nič praktickejšie než dobrú teóriu."

A ešte niečo. Zvláštne čaro môže mať porovnanie tohtoročnej Nobelovej ceny za fyziku s cenou za chémiu (a tiež samozrejme za medicínu/fyziológiu, o ktorej sme už písali, ale ešte sa k nej vrátime). Fyzikálna sa totiž dotýka najvzdialenejších kútov nášho vesmírneho domova, chemická zviditeľňuje prácu na úrovni bunky, najmenšej čiastočky živej hmoty, schopnej samostatnej existencie. Pritom aj bunka, základný stavebný bio-kameň nášho tela, predstavuje svojský mikro-kozmos. Nie je to fascinujúce?

Najčítanejšie na SME Tech

Inzercia - Tlačové správy

  1. Sloboda na Slovensku oslavuje 30 rokov
  2. Už iba dnes: Predplatné SME.sk za mimoriadnu cenu
  3. Hodnotenie profesionála: Aká je dovolenka v Thajsku?
  4. Noc divadiel má okrúhle výročie a je v znamení Nežnej revolúcie
  5. Raj prírodného snehu Aflenzer Bürgeralm v regióne HOCHsteiermark
  6. Dlhopisy a zmenky: fixný výnos 5,5 - 7 % p.a.
  7. Ako efektívne doplniť železo? Odpovedá MUDr. Radovan Juríček
  8. Vysokoškolský bedeker: Na ktorú univerzitu poslať prihlášku?
  9. Darčeky sa dajú tento rok kúpiť výhodnejšie
  10. Obyčajné dáta sa dokážu premeniť na neobyčajné veci
  1. Sloboda na Slovensku oslavuje 30 rokov
  2. O2 opäť pripomína, že sloboda nie je samozrejmosť
  3. Čo funguje v českom obchodnom registri lepšie ako na Slovensku
  4. Hodnotenie profesionála: Aká je dovolenka v Thajsku?
  5. Noc divadiel má okrúhle výročie a je v znamení Nežnej revolúcie
  6. Už iba dnes: Predplatné SME.sk za mimoriadnu cenu
  7. Laserovou terapiou proti chorobám z povolania
  8. Policajti bili študentov, chceli sme ich podporiť
  9. Zdarma doživotně radary a zľava 23 % na autokamery Mio MiVue 731
  10. Tri základné kroky: Ako sa starať o pacienta s inkontinenciou
  1. Už iba dnes: Predplatné SME.sk za mimoriadnu cenu 9 912
  2. Vysokoškolský bedeker: Na ktorú univerzitu poslať prihlášku? 9 497
  3. Hodnotenie profesionála: Aká je dovolenka v Thajsku? 9 448
  4. Kedy sa vám jazda na LPG oplatí, ako servisovať a kde netankovať 9 069
  5. Ako efektívne doplniť železo? Odpovedá MUDr. Radovan Juríček 7 357
  6. 5 prekvapivých vecí, ktoré menia náš svet a ani o tom nevieme 7 307
  7. 5 najúčinnejších tipov, ako sa zbaviť bolesti hlavy 5 454
  8. TOP pätnásť miest v Spojených arabských emirátoch 5 303
  9. Príbehy z raketovej základne, ktoré ste nikdy nemali počuť 4 695
  10. Limitovaná ponuka: balík SME.sk + DIGI GO so zľavou až 52 % 4 086

Téma: Nobelove ceny


Článok je zaradený aj do ďalších tém Nobelova cena za mier

Hlavné správy zo Sme.sk

Zhromaždenie Za slušné Slovensko v Bratislave.
Biela vrana 2019.
PÍŠE MIKULÁŠ DZURINDA

Nie sme spokojní, aj keď to najdôležitejšie z novembra sme dosiahli

Zabudli sme na hodnoty aj na slušnosť.

Mikuláš Dzurinda

Vavra mi bolo ľúto, prešlo mu to pomedzi nohy, tvrdil Dúbravka

Slovenský brankár hovorí o prehre s Chorvátskom.

Chorvát Bruno Petkovič (uprostred), Denis Vavro (vľavo) a brankár Martin Dúbravka (vpravo) počas kvalifikačného zápasu E-skupiny EURO 2020 Chorvátsko - Slovensko.

Neprehliadnite tiež

Dobré ráno

Špeciálny podcast: Prečo by mobilný operátor chcel ponúkať platený obsah

Aký je rozdiel medzi platením za internet a platením za obsah.

Podcast Dobré ráno vysiela denne SME.sk.
Najsľubnejším astrobiologickým cieľom v slnečnej sústave sa aktuálne javí Mars. Robotické výskumné vozidlo Curiosity pôsobí v kráteri Gale neďaleko rovníka planéty. Tamojšie geologické vrstvy dokladajú dlhodobé pôsobenie kvapalnej vody.

Astronauti z ISS opravujú detektor antihmoty. Sledujte naživo

Spektrometer má pokazený chladiaci systém.

Záber na spektrometer, ktorý je súčasťou ISS.
Podcast Klik

Klik: Motorola ukázala, že skladacie telefóny môžu mať zmysel

Prehľad technologických správ.